中国国家博物馆钢桁架与混凝土结构的合理连接研究与设计

中国国家博物馆钢桁架结构跨度大、荷载大,使得钢桁架与混凝土结构连接处的反力巨大。为了使钢和混凝土协调工作,连接部件的合理设计是一个关键问题。本项目中,钢桁架与混凝土结构主要有两种位置关系,一种是钢桁架与混凝土结构侧面连接;另一种是钢桁架与混凝土结构顶面连接。对这两种连接方式分别进行了方案的对比和介绍。对于侧面连接区域,采用了暗桁架的连接方式,并将暗桁架杆件形式从实腹式截面调整为两块钢板,在保证了有效传力的同时,满足了钢筋布置的要求。同时还进行了有限元分析,对节点设计方法给予了验证。对于顶面连接方式,采用与施工方案相结合的节点设计方式,通过滑动支座释放部分水平反力。通过分析计算确立了合理的连接构造。     

大跨屋盖结构下压风荷载确定方法与实例分析

介绍了几种大跨度屋盖结构下压风荷载的计算方法,并以某大型体育场屋盖为例,通过引入峰值因子和位移匹配度判据,分析了等效荷载作用下位移响应值和空间分布的合理性。研究结果表明,按比例放大的阵风荷载因子法和动力放大系数法,当计算基准值较小时,得出的放大倍数过高,将导致除等效目标之外的响应值被高估。采用准静态荷载与均匀分布附加风振力的线性叠加方法得出的等效荷载将给出较为合理的位移响应值,其中又以结合LRC方法的等效荷载位移匹配度最高。此外,研究表明若不考虑风洞试验结果,按体型系数+0.2在半跨屋盖上作用均匀风荷载,也能给出基本合理、工程上可用的下压风荷载。     

超高层建筑三维风振的时域分析方法研究

以436m高的大连国贸中心大厦为例,着重介绍通过时域分析确定超高层建筑三维等效静风荷载的方法。首先结合风洞测压试验,采用广义坐标合成法和等效风振力法得出各层的位移响应时程和等效荷载时程。然后根据极值统计理论和相关分析确定等效目标,在等效荷载时程中与目标最匹配的值即可作为等效静风荷载。由此得出的各层荷载自动包含了不同方向的组合以及荷载空间相关性,不但可实现等效目标,其他相关响应通常也可达到最大值。由于采用了高效的广义坐标合成法,该时域分析方法在精度相同的前提下,计算量比传统的频域完全二次型组合(CQC)算法还要小。对大连国贸中心大厦的计算分析验证了该方法的有效性。分析结果表明大厦的横风向振动非常显著,在小角度斜吹的情况下,弱轴方向将由于强烈的横风向振动出现响应与荷载的最大值。     

武汉火车站高速列车列车风数值模拟研究

基于计算流体力学软件Fluent,对武汉站高速列车过站列车风进行了数值模拟。展示不同部位的列车风分布形态,获得了列车风的空间分布特性;结合现有相关资料,确定了站台安全退避距离;分析了结构物受到的列车风风荷载作用。     

天津永乐桥摩天轮结构设计

天津永乐桥摩天轮建于子牙河上,轮桥一体,建筑造型新颖。摩天轮轮盘采用预应力拉索支承结构,直径达110m。介绍了永乐桥预应力拉索支撑摩天轮设计中主要问题,重点介绍了游艺类结构的设计要求。摩天轮设计分析时重点考虑了地震作用的影响,并采用了时程分析的方法进行了计算对比,结果表明振型分解反应谱法分析结果应适当调整后再用于结构设计。摩天轮轮盘是受压结构,设计时针对结构整体稳定问题进行了专题研究,分析结果表明永乐桥摩天轮结构稳定性满足要求。节点设计是摩天轮结构设计的重要部分,设计中对各节点进行了实体受力分析,得到了满意的结果。受施工条件的限制,摩天轮结构施工方法也成为结构可行性的控制因素,设计中针对摩天轮结构施工方法进行了分析,提出了适合施工现场情况的施工方法与施工过程。     

大同大学体育馆钢网壳与钢筋混凝土拱设计

大同大学体育馆位于大同大学本部校区内,为学校的标志性建筑,平面由两侧的两个半圆形和中间矩形组成,其平面尺寸为104m×80m,网壳展开面积为8 100m2,支承在钢筋混凝土空间曲梁及钢筋混凝土拱上。介绍了体育馆网壳与拱架结构设计中涉及的问题及解决方法。     

大跨度空间结构风振响应计算分析

对某大跨度空间结构进行了风振分析研究，该结构具有频率极其集中的特点，在进行风振分析的过程中，考虑了高阶振型的影响。文中利用模态分析法求取了结构的动力特性，并在此基础之上选取了适当的模态进行了谱分析，获得了结构的动力响应，并最终得到结构的风振响应。通过分析发现了大跨度空间结构在脉动风作用下的某些响应特性，指出了大跨度空间结构进行风振分析需要注意的方面。     

基于响应时程的大跨度空间结构等效静风荷载分析方法

提出以特定时刻的瞬时风压分布为基础,计算大跨度空间结构等效静风荷载的基本方法。首先利用广义坐标合成法得到目标响应的时程,从中确定产生最大响应的时刻,再以该时刻的瞬时风压分布为基础,采用动力放大因子法或附加风振力法计算等效静风荷载。当采用附加风振力法将瞬时风压和附加风振力叠加时,可以得到与风压作用方向不同的等效静风荷载,避免了在某些情况下对风压的过度放大。为便于工程应用,根据精确的等效静风荷载计算式,将荷载中的准静态分量和附加风振力分离,提出了附加风振力的简化计算式。通过大型结构算例分析,证明采用上述方法可以给出合理的等效静风荷载分布,不但能够保证响应目标的等效,其他响应也符合真实情况。     

北京当代MOMA风载及风环境数值模拟研究

根据计算流体动力学(CFD)的基本原理,基于计算流体力学软件Fluent平台,对当代MOMA工程的建筑群进行数值风洞模拟.获得12个不同风向下建筑物表面风压分布参数和建筑群区域不同高度的风环境参数.结果表明,建筑群的互相干扰既会影响建筑物表面的风压分布,又对不同区域的风向和风速有重要影响.来流上游建筑物的阻挡,会造成下游建筑物迎风表面压力值的减少,局部的风速加剧又会加大周围建筑物表面压力值;在产生流动分离和涡脱落的区域风速较高,而背风区域的风向与来流风向有较大差异.数值模拟获得的结果为建筑群的优化设计提供了重要参考.     

融科C座悬索玻璃大堂结构设计

融科C座63m跨度玻璃大堂采用悬索、拉索和揽风索相结合的结构形式,其规模在同类结构中居世界第一。针对工程特点,重点介绍了方案设计的改进演变过程、结构细部设计中的优化及最终采用的构造方法,其中包括提出的两种新型的钢索锚固节点形式。为了确定该柔性结构的体型系数和风振系数,进行了刚性模型和弹性模型的风洞试验,对试验内容和成果进行了总结介绍。实践证明,这种由不同类型拉索组合的结构是一种高效、先进的大跨度结构形式。