某文体中心钢结构优化设计

某文体中心体育场钢结构由大跨度、大悬挑屋盖及外部编织藤条造型组成。针对体育场中存在用钢量较大的问题,通过对主受力结构的布置进行调整,利用编织藤条骨架参与受力,使结构的受力性能及与混凝土结构的连接构造得到了有效改善,有效的减少了体育场的用钢量,取得了显著的社会经济效益。该类复杂工程的优化设计方法和经验,可供类似工程参考。     

国家体育场钢结构施工过程模拟分析

简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。     

国家体育场大跨度钢结构设计与研究

在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进     

大跨度钢结构卸载技术的研究及应用

大跨度钢结构场馆跨度大,结构受力复杂,卸载施工难度大。以福州海峡奥林匹克体育中心主体育场为例,对大跨度钢结构的卸载技术进行研究。采用砂箱卸载装置、分级不等值的卸载方法,通过施工卸载模拟计算,合理地分配分级卸载值,很好地解决了大跨度钢结构卸载施工难点。     

国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析

采用杆端塑性铰模型、动力弹塑性分析法和静力弹塑性分析法对国家体育场大跨度钢结构罕遇地震作用下的性能进行了分析。三维动力弹塑性分析的输入包括4组地震记录和1组人工地震波;静力弹塑性分析包括单向、双向和三向推覆共12种工况。结果表明,罕遇地震作用下,国家体育场大跨度钢结构最大位移小于其限值;主结构的塑性铰主要出现在桁架柱,数量很少,且屈服程度较轻;次结构的塑性铰数量少,极少数铰的强度下降至残余强度;结构的整体刚度没有下降,承载能力未达到最大。国家体育场大跨度钢结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。对静力和动力弹塑性分析两种方法的结果进行了比较,探讨了静力弹塑性分析合适的加载模式,为大跨度钢结构的静力弹塑性分析提供了参考。     

《建筑结构学报》2007年(第28卷)总目录(1～6期)

综述评论1(1)混凝土结构理论发展及规范修订的建议1(7)混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展2008奥运会国家体育场专题2(1)国家体育场大跨度钢结构设计与研究2(17)国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析2(26)国家体育场大跨度屋盖结构风振系数研究2(32)国家体育场大跨     

提前卸载临时支撑对大跨度空间结构施工过程的影响分析

设置临时支撑几乎是所有大跨度空间钢结构施工过程中必然要遇到的问题。由于临时支撑的存在,改善了结构的受力性能,使结构更加安全,但是辅助用钢量也会增加较多。在符合受力的前提下,如何实现建造过程中安全和经济的平衡是施工研究的关键。以世界大学生运动会主体育场实际工程为例,对结构进行临时支撑提前卸载分析,并将计算结果同未提前卸载的分析结果进行比较,给出了结构内力和变形的变化趋势,提出了有针对性的改进意见。分析计算结果表明:直接循环卸载方案不安全因素较大,而考虑关键位置修正的循环卸载方案可以运用于大跨度空间结构的施工中,为大跨度空间结构合理施工提供参考。     

国家体育场大型柱脚-混凝土承台设计研究

根据国家体育场大跨度钢结构柱脚的受力特点,提出一种适用于大型钢结构的新型半埋入柱脚形式。在柱脚-混凝土承台模型的有限元分析与柱脚锚固件的锚固性能试验的基础上,形成了大型柱脚-混凝土承台的设计方法。该类柱脚在国家体育场钢结构中的实际应用情况表明,本文提出的柱脚形式与设计方法对于大型钢结构具有很好的适用性和广泛的应用前景。     

常州理研精工车间结构设计优化

结合某轻钢结构厂房工程实例,在前期规划阶段对本工程的结构设计进行了方案分析,以选择合理的结构体系;总结了多种可能影响用钢量的因素,并根据结构受力特点,有针对性地采取各种优化措施来节约用钢量,并提出了该门式刚架结构设计的一些注意事项。     

国家体育场大跨度钢结构修改初步设计

在国家体育场修改初步设计中首次采用CATIA软件,解决复杂建筑的空间建模问题;中厚钢板采用Q345GJ钢材,有效降低了用钢量;在进行大跨度结构计算与优化时,分别考虑了常遇地震、中震与罕遇地震作用;提出太阳辐射引起结构温升的计算方法,合理确定安装合拢温度;运用单元逐次激活的技术,进行施工过程分析;根据管桁架和次结构杆件的特点,合理确定压杆的计算长度系数;研究了在次结构薄壁箱形构件内部设置纵向加劲肋对改善板件局部稳定性及延性的影响;提出主桁架单K节点、双K节点、桁架柱带有内部加劲肋节点及铸钢转换节点构造;通过动力特性分析,确认了立面大楼梯在人群挤塞荷载下的舒适性.     

国家体育场大跨度屋盖结构风振系数研究

迄今为止,大跨度屋盖结构的风振系数均为上吸风引起的风振效应,对于某些情况是不安全的。针对国家体育场大跨度屋盖结构自重效应较大的特点,本文提出了大跨度屋盖下压风振系数的定义与合理的取值范围,提出了背景响应和共振响应的振型能量参与系数的计算方法和振型选取方法,利用振型叠加法分析了国家体育场屋盖结构的随机风振响应及风振系数,为国家体育场屋盖结构风振系数的确定提供了科学依据。     

国家体育场大跨度钢结构温度场分析与合拢温度研究

结合国家体育场工程,对温度差异引起桁架结构的内力效应、太阳辐射吸收系数ρ的影响因素以及降低太阳辐射温升的措施进行了分析。通过分析统计得到结构各区域箱形构件的太阳辐射照度,合理地确定了温度场计算采用的各种参数及室内外风速及相应的热传导计算边界条件。采用有限元法计算了箱形构件各表面的辐射温度与构件的平均辐射温升,从而确定了“鸟巢”结构各区域内构件的辐射温度。明确提出大跨度屋盖结构的合拢与合拢温度要求,并根据历史气象温度记录与变化趋势、太阳辐射温升、结构设计的合理性以及结构施工的实际进程,综合确定在大跨度钢结构设计时采用的合拢温度与最大正、负温差。     

大跨度预应力钢结构在国家体育馆工程中的应用

国家体育馆屋盖采用大跨度钢结构。大跨度钢结构通过施加预应力可有效节约钢材,且自身刚度大,预应力结构受力合理,可抵消大部分自重和屋面其他安装悬挂物的附加应力,应变较小,中心挠度小,后期应力应变健康监测便利,可随时调整预应力,保证结构安全稳定。     

南通体育场开合式钢屋盖结构整体稳定分析研究

2006年建成并运营的江苏省南通市体育会展中心主体育场是我国第一个应用于大跨公共建筑的开合式结构。对该结构的设计研究表明,开合式结构稳定性分析应考虑活动屋盖处于不同位置时几何状态与荷载分布的变化,且应准确模拟活动部分和固定部分之间的约束条件。数值分析表明,在设计荷载作用下,南通体育场开合式结构具有足够的整体稳定性。     

首都博物馆新馆大跨度结构设计中的创新技术

首都博物馆新馆上部大跨度钢结构受力复杂。利用风洞模拟大气边界层气流,对屋盖上、下表面和建筑外墙在各种风向角下的风压分布情况、风环境等进行了测试。在屋盖挑檐的端部设置百叶,有效地减小了长悬臂结构的风荷载效应。从多自由度体系在脉动风荷载作用下的运动方程出发,根据随机振动理论推导出了用于大跨度结构计算的风振系数公式,并考虑了场地类别、结构阻尼比对脉动增大系数ξ的影响。在国内首次采用热完成工艺成型方管作为主桁架的弦杆与腹杆,桁架的腹杆与弦杆直接相贯焊接,为了使设计经济合理,采用了多种方式提高节点的承载力。针对传统柱间预应力支撑体系存在的张拉过程复杂、柱顶偏移不易控制、在柱间桁架下弦杆引起附加轴力等问题,提出在中柱两侧布置人字形拉杆的支撑形式,大大简化了预应力张拉过程,有效避免了柱顶的偏移,减小了柱间桁架下弦的附加轴力。     

长沙国际会展中心展厅大跨度下凹形钢屋盖结构选型与设计

长沙国际会展中心展厅钢屋盖呈反天际线的下凹形态,室内不设吊顶,屋盖钢结构力求简洁规则,以保证良好的室内观感。严格的观感要求和大跨度为屋盖结构的选型和设计带来挑战,经过多方案比选和优化,最终采用张弦梁结构。介绍了展厅屋盖结构体系选型、结构布置优化、构件形式优选及钢屋盖静动力特性、极限承载力,阐述了下凹形态张弦梁的侧向稳定性问题及解决方案,介绍了关键节点构造。分析结果表明,下凹形张弦梁结构有效满足建筑的美观需要和大跨度钢屋盖的受力需要,结构构件形式的优选和创新进一步突出建筑概念,实现结构构件建筑化。