德州太阳能小镇“超级大伞”索网+膜结构的设计与施工

德州太阳能小镇是为第二届国际太阳能十项全能竞赛(SDC 2018)的举办而新建的,其中"超级大伞"是该小镇工程中的一部分,轮廓尺寸为144m×288m,共由14把大伞组成.每把大伞呈倒伞形,平面尺寸为48m×48m,矢高11m,整体高度26m.大伞的龙骨为钢结构,伞面为正交索网,索网下方为PTFE膜材,总面积超过3万m~2."超级大伞"不同于传统的索膜结构,而是索网与膜面仅仅在索交叉节点处采用点连接的一种结构,本文把它称作索网+膜结构.本文针对"超级大伞"的结构方案确定、初始形态设计(找形)、荷载受力分析、关键节点设计与试验、张拉施工方法的全过程进行了介绍.项目竣工后使用效果良好,为索网+膜结构的拓展应用做出了一些有益的探索.     

FAST主动反射面支承结构总体方案研究

针对国家重大科学工程500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面的工作特点,提出了整体索网与背架结构共同支承反射面的结构方案,对四边形及多种三角形球面索网网格划分方式进行分析和比较,确定了短程线型网格为优选划分方式;以反射面拟合精度及系统控制最易为综合目标,确定了球面索网的网格尺寸及背架结构最优半径等;对单根控制下拉索和3根控制下拉索两种方案从主动反射面的变位功能、索网结构的力学性能等方面进行了详细对比,确定了采用下端设置促动器的单根控制下拉索,实现反射面基准态的成型和工作态的变位。     

北京2008奥运会国家体育馆

国家体育馆是2008年奥运会三大场馆之一,建筑总面积80 890m2。整个屋顶投影面积为23 225m2。国家体育馆的下部主体结构采用了钢筋混凝土框架剪力墙与型钢混凝土框架钢支撑的混合结构体系,屋盖采用了造型新颖的双向张弦空间网格结构体系。整体屋盖的双向张弦空间网格结构由二部分组成:1)大网格的正交正放桁架系组成的空间网格结构,网格间距为8·5m,结构高度为1·52~3·97m;2)在比赛区域,网格结构下部设置了撑杆和双向张拉弦杆,撑杆的最大长度为9·25m。网格结构上弦面内所有杆件以及腹杆和撑杆均采用圆钢管,下弦面内所有杆件为矩形管,钢索采…     

大跨度体育场索网结构施工关键技术

郑州奥体中心体育场屋盖采用了大跨度索承网格结构,索系包含了径向索和环索。按以往经验,索网结构部分的施工与钢结构部分的施工要统筹考虑,施工过程中的胎架布设、索夹滑移等因素会对索网结构最后的成形及结构内力等产生很大影响。为此,制订了合理的施工张拉方案,并提前通过施工过程模拟分析来保证结构满足设计要求的形态,取得了良好的施工效果。     

椭圆边界马鞍形单层索网结构静力刚度参数分析

椭圆边界马鞍形单层索网结构受力效率高、造型简洁优雅,有广阔的应用前景。为此,选取椭圆边界马鞍形单层索网结构的高差、边界形状、网格尺寸、拉索预拉力、拉索直径等设计参数,采用控制变量法,基于通用有限元软件ANSYS对其静力刚度进行参数分析。结果表明：单层索网结构的承重索宜布置在短轴方向,稳定索宜布置在长轴方向,可以增加结构刚度;高差对结构刚度的影响最大,保持总高差不变,分别改变承重索垂度和稳定索拱度,结构的刚度没有变化;在网格尺寸为1.7~3.2 m、拉索预拉力为700~1000 kN、拉索直径为44~62 mm时,减小网格尺寸、增大索的预拉力以及直径对增大结构刚度有利;高差和预拉力对结构反力的影响较大,其中高差主要影响结构反力的竖向分量,预拉力同步影响其各分量。     

中国动漫博物馆单叶双曲面菱形钢网格筒结构设计

中国动漫博物馆Y2圆网格筒采用了建筑与结构一体化设计,为减小Y2圆网格筒巨柱体系的水平刚度,Y2圆网格筒顶部环梁采用隔震支座与上部结构连接,并对Y2圆网格筒进行了稳定分析及试验。简化Y2圆网格筒与顶部环梁及主、次管相交处的节点设计,对节点进行了稳定分析及试验。计算分析与试验结果均表明Y2圆网格筒结构及其节点是稳定、安全、可靠的。     

杭州东站站房主体结构设计与分析

杭州东站为桥建合一的大型铁路枢纽站,集站房、国铁、磁悬浮及地铁于一体,建筑外形复杂,建筑面积约为26万m2。主站房为地下1层,地上2层(局部3层)的框架结构,首层(站台层)及以下基本为(预应力)钢筋混凝土结构,首层以上为钢结构。屋盖采用斜倒锥形椭圆钢管柱和斜钢管格构柱+大跨度变截面钢管空间桁架的钢框架结构;最大柱距为46.55m的大跨度商业夹层采用斜倒锥形椭圆钢管柱+实腹钢梁(或蜂窝梁)框架结构;高架层为钢管混凝土柱+钢桁架+钢次梁楼盖结构;站台层中站场桥梁为双向框架钢骨梁+钢管混凝土柱结构,而站台层中线侧为预应力混凝土梁+钢管混凝土柱结构。站房结构体系受力明确、直接,与建筑形态的要求相结合。通过大量的结构分析和必要的结构和节点试验,对复杂结构和节点理论分析进行验证;对候车厅层和商业夹层的大跨度钢楼盖的竖向舒适度进行了初步分析并采用TMD减振;通过设置防震缝降低结构温度作用和提高结构经济性。在确保结构安全性和经济性的前提下,结构设计提升了建筑的使用功能和建筑形态。     

考虑损伤因素的单层平面索网静力试验研究

在单层平面索网玻璃幕墙建筑的使用过程中,单层平面索网作为支承结构,不可避免地会受到各种损伤。为了研究损伤因素对单层平面索网结构静力承载性能的影响,针对尺寸为4.85m×4.85m的4×4网格索网结构足尺试验模型,分别引入索与索之间连接节点失效、索预应力损失、索锚固端破坏这三种损伤因素,进行静力加载试验研究。试验结果表明:横索与竖索连接节点失效几乎不影响单层平面索网结构的承载性能;索预应力损失时,节点索网平面外位移变化率不超过15%;锚固端破坏对结构局部影响较大,节点平面外位移变化率介于18%～36%;损伤因素对节点平面外位移的影响大于索力;损伤的影响取决于损伤程度和损伤位置;相同损伤对结构的影响程度随荷载增加而减小。     

郑州东站站房主体结构设计

郑州东站为全高架桥建合一的铁路枢纽站房,建筑面积为40万m2,主站房最大平面尺寸为239.8m×490.7m,为地上3层(局部4层)大跨度、大平面框架结构。站台层桥梁首次采用钢骨混凝土柱+双向预应力混凝土箱形框架梁结构,提高了出站层的建筑净空和使用面积,结构具有较好的抗震性能且施工方便。高架候车层采用钢管混凝土柱+大跨度钢桁架+钢次梁结构,减轻了楼盖结构自重,有利于在结构高度范围内布置设备,柱顶设置滑动支座的分缝方式简单易行,有效地降低了结构的温度作用,改善了结构抗震性能。在东、西立面将高为15.5m的斜面幕墙三向网格支承结构与屋盖及商业夹层楼盖钢结构相连形成倾斜的跨层钢桁架,解决了78m跨的高架层夹层楼盖的竖向舒适度问题。屋盖采用折梁式空间管桁架结构,结合建筑造型,在屋盖结构的柱顶设置四角锥斜钢管柱以减小屋盖跨度,降低屋盖用钢量,屋盖结构选型与建筑的形态吻合。理论分析和结构试验表明,郑州东站结构体系传力明确,结构安全、可靠,同时具有良好的经济性和使用性能。     

国家速滑馆索网结构形态分析关键问题研究

系统梳理了2022年北京冬奥会国家速滑馆索网结构形态分析中的关键问题,包括位形优化、固定边界下的形态分析和考虑弹性边界的形态控制。位形优化部分,介绍了决定索网位形关键参数的选取策略。首先基于理论双曲抛物面方程建立索网位形的数学描述;然后证明了正交正放双曲抛物面索网每个网格的四个角点共面,该特性使屋面模块可以按照平面设计和加工,显著降低加工和安装难度,从工程实施角度提出了索网位形控制的需求。之后根据几何约束条件,提炼出决定索网位形的关键参数,并通过参数分析,综合考虑JGJ 257—2012《索结构技术规程》建议范围、环桁架受力、预应力水平、刚度与用索量等因素,分别选取承重索垂度和稳定索拱度为8.25 m和7 m,进而确定索网的目标位形。形态分析环节实现了固定边界条件下的索网形态控制。考虑边界形状、拓扑关系、预应力和屋顶重量分布等因素的共同影响,通过形态分析,使索网初始态位形相对理论抛物面最大偏差距离不超过5 mm,基本吻合双曲抛物面,同时索网水平投影为严格的正交正放网格,保证每个网格的四个角点共面。通过调节预应力水平,可以控制预应力在索包络力中所占比重和几何刚度在结构总刚度中所占比重,达到结构综合指标最优。考虑弹性边界的形态控制是索网形态分析的最终目标。首先分析了支承结构弹性变形对索网形态的影响,发现直接应用固定边界形态分析得到的索网初应变时,索网初始态位形最大偏差为502 mm,承重索和稳定索内力分别下降了11.1%和7.3%。然后通过环桁架预变形和修正索网初应变,使主受力体系初始态中的索网形态与固定边界结果一致,实现了弹性边界下的索网形态控制,同时还使环桁架和斜拉索到达预定形态。     

转换层钢管(骨)叠合柱-钢骨劲性混凝土梁组合结构施工技术

广州滨江东商住楼地下2层,地上31层,采用框剪结构,总建筑面积36000m 。4层为结构转换层,建筑面 2积约1900m ,采用钢管(骨)混凝土叠合柱-钢骨劲性 2混凝土梁结构,钢骨劲性混凝土梁截面尺寸由小至大为800m m ×1200m m 、 800m m ×1800m m 、 1000m m ×2000m m 、1200m m ×2000m m ,内设Ⅰ、Ⅱ型钢梁(图1),钢梁外包C 40混凝土。钢管(骨)叠合柱设置在地下2层至地下3层,截面形式有方柱和圆柱两种形式,其中方柱截面尺寸为1200m m ×1200m m ,圆柱直径1200m m ,核心钢管柱直径600m m ,壁厚为14m m 或20m m , 管 内 为 C…     

凤凰国际传媒中心钢结构制作安装新技术

<正>一、立项背景位于北京朝阳公园的凤凰国际传媒中心是全新概念的媒体体验舱,将观众引入开放的莫比乌斯环形空间当中。凤凰卫视传媒中心钢结构属超大跨度空间结构,钢结构屋盖由双向交叉叠合梁结构及竖向支撑系统组成,长约130m,宽约124m,由箱型截面构件(轮廓尺寸700mm×500mm)形成的梯形网格构成,且构件具有不同程度的空间弯扭特征。凤凰卫视传媒中心钢结构外表面为自由曲面,采用整体钢结构将办公楼和演播楼覆盖起来,整体钢结构为双向交叉叠合梁结构体系,外层(上层)钢梁为梯形箱梁截面,内层(下层)钢梁为圆钢管截面。本工程绝大多数构件为弯扭构件,构件放样下料及加工难度     

艺术墙幕墙索网次结构-主体钢结构共同工作设计研究

河南艺术中心40m高悬臂玻璃艺术墙,采用"单层索网次结构-平面钢管相贯桁架主体结构"体系。对幕墙索网次结构与主体钢结构的共同工作、主次结构转换的"索-钢接触"连接约束条件对主体钢结构及索网次结构的影响进行研究。考虑索网次结构与主体钢结构共同工作,对主体结构稳定安全性有利,但对幕墙索网次结构安全性有较大的不利影响。根据研究结果要求幕墙设计单位对索网次结构进行加强设计,确保了工程整体结构的安全。     

某玻璃采光顶支承结构设计与施工过程模拟分析

在玻璃建筑中,单层索网用于屋面采光顶时很难做到大空间,因为水平布置的单层索网采光顶很难满足大跨度对刚度的要求.结合北京某建筑玻璃采光顶支承结构方案,提出一种多次杂交的结构支承体系,即单层索网+张弦梁杂交支承结构,以提高单层索网在其面外的刚度,然后对单层索网、张弦梁及杂交整体支承结构体系的设计指标进行了研究.另外,对本工程施工全过程进行模拟分析,包括张弦梁的安装、单层索网拉索的张拉、玻璃的安装等.     

轮辐式单-双层混合索网结构成形关键技术研究

为研究适用于体育场建筑的大开口轮辐式单-双层混合索网结构成形关键技术，以乐山奥体中心体育场为研究对象，介绍了结构构形，分析了自重与预应力作用下结构的力学特点，提出了整体牵引提升、分批张拉锚固的总体成形方法，并采用非线性动力有限元分析方法，对比优选了径向索张拉的最后锚固批次和双层索网撑杆的安装时机，进行了全过程张拉成形分析。结果表明：混合索网结构与单层和双层索网结构受力特点存在较大差异，径向索索力最大值出现在单层索网区域两侧，索夹两侧环索索力最大差值出现在单双层交界处；为减小径向索张拉锚固力值和索夹两侧环索索力差值，确定径向索的分批张拉锚固顺序为上径向索、单径向索、下径向索，并确定在分批张拉锚固上径向索之后，张拉锚固单径向索之前安装撑杆；全过程张拉成形分析结果验证了成形方法的有效性和安全性，研究成果已成功应用于实际结构中。     

2022世界杯主场馆鱼尾式索网屋面结构形态分析

基于2022年卡塔尔世界杯主场馆卢赛尔体育场项目,介绍其主体结构的构成和外部尺寸,重点分析屋面结构、主体钢结构的组成和整体受力原理。确定体育场屋面索网的总体构成和主要几何参数,研究屋面主索网结构、次索网结构中各构件的作用和相互关系。对索网结构的零状态、初始态以及荷载态进行定义,总结形态分析的目的、意义和难点。利用ANSYS和3D3S进行膜结构安装前后的形态分析,分析膜安装前后的整体结构位移、主索竖向位移、主体钢结构的径向与环向位移,并计算和比较屋面索网各主要构件的内力。研究表明,鱼尾式索网屋面安全可靠、造型轻盈、受力性能优异,是大型体育场馆屋面结构的理想选择;在形态分析方面,以膜安装前后进行初始态分析可为之后的荷载态分析奠定良好基础。     

衡阳体育馆钢结构设计

衡阳体育馆为设计施工一体工程,结构最大外圆直径96m,外壳采用大跨钢管桁架结构,沿径向均匀设置36榀平面钢管桁架,桁架汇交于直径为22m的压环桁架,设置了面外桁架及交叉支撑,提高了屋盖的整体刚度。设计了柱顶球形滑移支座,对关键节点进行了有限元分析,保证其安全可靠。     

索网找形分析方法与成形试验研究(英文)

详细介绍了索网结构找形分析的非线性有限元法,编制了该数值方法的Matlab计算程序,然后进行数值算例分析.本文进行了马鞍形双曲索网模型成形试验,试验模型平面尺寸为1.8m×1.8m.通过分步分级悬挂砝码加载来控制索张力,测出了成形过程的平衡形态和最终平衡形态,通过试验数据、数值计算与解析比较,证明了计算方法的正确有效性.     

（高位大悬挑转换厚板施工技术）简介

转换层厚板布置在建筑10层、标高40．0m处,其下梁板不能作为支撑平台。采用叠合法浇筑,钢桁架支撑,局部钢管扣件支撑等施工技术,圆满解决了施工技术难题,施工质量优良。工程地下2层,地上48层,建筑高212．5,     

圆钢管混凝土短斜柱力学性能初步分析

针对某超高层建筑中采用的圆钢管混凝土斜柱结构,建立了该类结构力学性能分析的有限元计算模型,并进行试验验证。在此基础上,初步分析圆钢管混凝土短斜柱钢管与混凝土之间的组合作用及破坏形态的特点。