大高差轮辐结构研究与应用

针对外环高度变化较大可能引起轮辐结构径向索受压的问题，通过设置刚性撑杆代替部分受压的径向索，解决了采用传统轮辐结构无法成形的难题。推导出轮辐结构的预应力态求解公式，考虑结构自重和索夹重量等的影响，通过反复迭代确定内环各节点的标高，形成索-杆混合结构找形分析方法。对大高差轮辐结构的受力性能进行较为全面的分析，考察了外环高差、径索系杆以及附加环索等参数的影响。计算分析结果表明：大高差轮辐结构在承受长轴方向半跨活荷载和风荷载作用时较为不利，但个别径索或撑杆失效不会引起结构连续倒塌。随着外环高差加大，撑杆数量相应增多，短轴构件及长轴上径索的内力增大，长轴下径索的内力减小。在长度较大的径索中部设置系杆，能够有效地协调上、下径索之间的变形。在长轴附近设置附加环索，可以通过增强相邻径索之间的联系，提高屋面支承结构的竖向刚度。大高差轮辐结构设置刚性撑杆的成形方法已成功应用于厦门新体育中心体育场工程。     

国家体育场焊接方管桁架单K节点试验研究

为考察构造复杂的国家体育场焊接方管桁架单K节点的受力性能和承载力,进行了两个典型节点的1∶3缩尺比例的模型试验和有限元分析。试验结果表明,节点强于杆件,节点的极限承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,且节点区范围内的板件未观察到局部失稳或断裂现象。有限元分析能较好地模拟试验现象。试验结果和有限元分析结果证明,节点区的板件局部加厚和内置加劲肋等加强措施是有效的。     

国家体育场结构设计关键技术

国家体育场是北京2008年北京奥运会的主体育场,其大跨度结构是目前世界上跨度最大的体育建筑之一,造型独特,构件尺寸巨大,存在大量空间扭曲构件,很多方面均超过现有技术规范的涵盖范围,其设计、加工制作及安装的复杂性前所未有,具有极大的挑战性。在设计中大量采用新技术、新材     

高层框架-剪力墙结构柱轴压比限值讨论

本文从变形能力与破坏机制的角度对框架-剪力墙结构中柱轴压比限值的合理性进行了讨论,指出轴压比限值应根据柱所处位置的不同而加以区别.本文对影响柱延性的主要因素以及改善变形能力的措施进行了阐述,提出两种旨在提高柱承载能力的配筋方式,引入等效轴压比的概念代替传统的轴压比.     

国家体育场桁架柱内柱节点设计研究

国家体育场钢结构桁架柱的内柱节点杆件数量多,几何关系复杂,是结构受力的关键部位。本文提出大尺寸焊接薄壁菱形截面内柱节点的几何构型方法,使菱形内柱与腹杆同宽,可以适用于任意角度腹杆相交的情况。在内柱节点域内设置横向加劲肋与局部竖向加劲肋,可以有效地增强节点的刚度,实现“强节点”的设计理念,确保节点构造的可靠性与经济性。通过合理设置拼接焊缝位置以及采用整板切割等方式,有效地控制焊缝的数量与位置。采用有限元法研究节点的受力形态,通过合理调整板件厚度,避免节点出现应力集中。     

某剪力墙结构隔震设计技术经济性研究

为了研究高烈度区高层剪力墙结构住宅采用隔震设计的技术经济性,对某剪力墙结构采用隔震设计前后进行了较为全面的分析比较。多遇地震作用下,分别对隔震结构与非隔震结构的底部剪力和层间位移角进行验算。罕遇地震作用下,对隔震结构与非隔震结构的耗能性能、层间位移角、剪力墙变形角以及连梁变形角等进行对比分析,考察结构的损伤情况。在此基础上,探讨了隔震结构与非隔震结构材料用量、工程造价与设防烈度的关系。分析结果表明,采用隔震设计后,结构的地震总剪力与倾覆力矩均可降低2/3左右,多遇地震作用下的最大层间位移角可减小40%以上,罕遇地震作用下的最大层间位移角可减小50%以上;设置黏滞阻尼器对于减小隔震层的最大位移作用显著;剪力墙基本处于弹性状态,连梁的损伤程度大大降低。8度(0.3g)设防时,隔震结构钢筋和混凝土的用量均明显少于非隔震结构,工程造价低于非隔震结构。     

国家网球馆“钻石球场”开合屋盖结构设计

国家网球馆是一座带有开合屋盖的现代大型体育场馆。在设计中提出开合屋盖的性能指标与设计荷载取值方法。屋盖开合状态对风荷载敏感,需要通过风洞试验确定风压分布与脉动特性。活动屋盖运行过程中台车反力不断变化,需要通过对其移动过程分析,找出最不利位置。研究了各种开合位置的结构动力特性,采用时程法与振型分解反应谱法分析活动屋盖在多遇地震作用下的响应。此外,在活动屋盖移动对固定屋盖轨道桁架变形影响分析的基础上,提出一种适用于圆形平面带矩形洞口结构的起拱曲面方程。     

国家网球馆“钻石球场”混凝土结构设计

国家网球馆钢筋混凝土看台结构是由48榀径向框架、4榀环向框架与外立面16组V形柱构成的新型抗侧力体系。根据看台观众视线与人数要求,环形建筑立面向外倾斜达32°,从而导致楼层构件将产生明显的环向拉力。外环V形柱与看台结构的联系较少,需要通过专门分析以保证其稳定性。考虑到本工程体育场固定屋盖为一个整体,而且看台结构向外倾斜角度很大,故下部混凝土看台结构不设防震缝与伸缩缝。立面V形柱采用型钢混凝土构件,是结构受力的关键部位,节点几何关系复杂,因此在工程中提出实用节点形式。     

国家网球馆“钻石球场”结构设计

国家网球馆"钻石球场"是一座带有开合屋盖的现代化体育建筑,看台采用现浇钢筋混凝土结构,外立面16组V形柱与环向框架及48榀径向框架共同构成抗侧力体系。为了防止基础在地震作用下发生破坏,在主体结构外立面的底部设置环形承台,从而使基础的抗震性能显著提高。固定屋盖在活动屋盖移动范围内为双层平面网格结构,活动屋盖的移动范围以外为三层网格结构,并通过设置4组中间支承点,有效增强了屋盖刚度,有利于活动屋盖平稳运行。为了避免支座出现上拔力,在屋盖结构卸载以及所有荷重施加完毕后最终固定部分支座。在进行空间结构网格布置时,充分考虑其受力特点,对屋盖开口周边、尤其是轨道桁架部位进行了加强。采用部分杆件之间搭接焊的方式有效减小焊接空心球直径。固定支座安装严格控制在设计合拢温度要求的范围内进行,避免出现过大的正温差或负温差。     

带有双塔楼高层建筑结构动力特性分析

本文通过对带有双塔楼的高层建筑结构动力特性的分析研究，证明在地震作用下这类结构存在五种基本的振动形式，当按现行建筑抗震设计规范理论计算地震作用时，其中有三类振型对结构的内力与位移没有贡献，因而在实际工程中此类结构可以用简单的力学模型进行计算分析。本文算例给出的结果与理论推导完全一致。