探讨单层大跨度钢结构设计

笔者以某72m跨度的单层仓库工程为例,计算分析了索支承实腹式门式刚架结构在不同荷载工况作用下的内力及变形分布,并与不同类型的门式刚架分析结果进行了比较,着重探讨了索支承门式刚架结构的工作原理和设计方法。结果表明：索支承刚架的预应力效果比普通预应力刚架更加明显,能改善刚架的受力性能;在索支承刚架的设计过程中,不可忽略撑杆和钢拉索的变形,必须按几何非线性计算。     

索支承门式刚架模型静力试验研究

本文设计并实施了一榀10m跨索支承实腹式门式刚架模型试验。通过对不加预应力的普通门式刚架以及两种不同预应力水平索支承刚架的静力试验,不仅验证了索支承门式刚架结构承载性能上的优越性,而且了解了在预应力施加过程中以及在荷载作用下索支承刚架结构内力和变形的变化规律。试验还就索支承刚架的节点构造形式及预应力施加工艺进行了探讨。为探索这种结构的理论分析方法,本文还采用混合有限元法分析了试验模型,并通过试验与理论结果的对比分析验证了该方法对这种结构的适用性。     

索支承门式刚架结构的优化过程

对预应力门式刚架及结构优化设计方法进行简单的介绍,以预应力钢结构中的索支承门式刚架为研究对象,给出索支承门式刚架的一般优化流程,可供工程实际参考。     

全局布索预应力刚架体系研究

在现有门式刚架和预应力技术研究的基础上,提出全局布索预应力刚架体系,该结构相比索支承刚架增设了预应力隅撑系统。采用数值分析方法研究了全局布索预应力刚架体系在各种工况作用下的工作机理,并与门式刚架、索支承刚架的受力性能进行了对比研究。研究表明,索支部分对刚架在竖向荷载下的受力、变形性能影响较大,隅撑部分能有效改善刚架在风荷载作用下的受力和变形性能,并在一定程度上提高结构抗侧能力,因此全局布索预应力刚架体系适用于风荷载占较大比例的情况。     

大跨度预应力刚架-索结构的设计与施工

浙江友宁钢制品厂36m大跨度刚架采用门式刚架加预应力索组成的刚架-索结构体系。首先在车间对大跨度门式刚架在不同荷载工况下的变形情况进行试验,并根据施工现场安装试验情况最终确定预应力刚架的张拉施工方法。结果表明:预应力刚架-索结构体系结构可靠,施工安装方便,结构轻盈美观,相比普通刚架,更加充分地利用了钢材的材料力学性能,具有非常明显的经济性。在施工过程中,应注意刚架性能差异导致的预应力张拉值的轻微差异。     

预应力技术在轻型门式刚架中的应用

主要用MTS软件计算分析了一榀30m门式刚架模型。通过分析无预应力门式刚架以及12种预应力门式刚架的模型,讨论拉索初始预应力值、撑杆数以及索底高度等参数对预应力门式刚架受力性能的影响。不仅验证预应力拉索门式刚架结构承载性能上的优越性,而且分析在预应力施加过程中以及在荷载作用下,预应力门式刚架结构内力和变形的变化规律。     

大跨度索支承实腹式门式刚架钢结构及其应用

针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题 ,提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。详细分析了这种结构的受力性能、施工工艺和主要节点构造 ,得出了一些有实用意义的结论和建议     

体外预应力加固大空间门式刚架结构抗火性能分析

通过对采用体外预应力加固的大空间门式刚架抗火实例的分析,研究体外预应力张拉设计值、体外预应力索截面积及撑杆高度对无保护大空间门式刚架结构加固后抗火性能的影响.结果表明:在火灾作用下,采用体外预应力加固后的大空间门式刚架结构具有较好的抗火性能,能够满足抗火设计要求.此研究可为无保护大空间门式刚架结构采用体外预应力加固后的抗火设计提供参考.     

大跨度索支承实腹式门式拱架钢结构跨中荷载下的稳定性影响因素分析

索支承实腹式门式拱架只须通过伸长撑竿施加预应力,与其他需要张拉钢索的预应力钢结构相比,它是一种节点构造简单、施工简便,预应力效果明显的结构,具有广阔的应用前景。而此类型结构的破坏,经试验研究及分析,均为失稳破坏,结合某72m跨度的粮食仓库实例,分析、探讨了索支承门式拱架结构的稳定性影响因素,为此类型结构的设计应用提供参考。     

索支承门式刚架承载性能影响因素分析

运用由梁单元、杆单元及索单元组成的混合有限元法对索支承门式刚架结构进行参数分析 ,从而明确了撑杆数目、撑杆截面面积、钢索预应力、钢索面积、钢索垂跨比等因素对这种结构力学性能的影响 ,得出了一些有用的结论 ,供工程设计时参考     

大跨度体外索拱形门式刚架设计

介绍了预应力技术在门式刚架结构中的研究及应用现状。首次提出了一种新型预应力门式刚架形式——带水平拉索的钢箱截面拱形两铰门式刚架,结合背景工程——跨度达91.5 m的天津京津塘高速公路机场收费站新建罩棚,对这种结构体系进行了较系统的分析。重点阐述了整体受力性能及关键部位——水平拉索、机械钢铰、刚架梁柱交接处角隅段的构造及计算方法。背景工程的成功运用表明,这种结构施工难度小、速度快,建成后使用及景观效果良好,可供类似工程参考。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

大跨度索穹顶新型索撑节点模型试验及性能分析

索穹顶结构的刚度是由索系预应力实现的,预应力损失对结构的安全性具有重要影响,而环索与撑杆相连的索撑节点设计与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构工程为背景,研发了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小摩擦损失。通过分析索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行研究。采用ANSYS对环索和索撑节点进行带摩擦的非线性接触有限元分析,通过模型试验监测数据反算预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行对比。根据研究结果对索穹顶的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在保证加工制作精度和施工质量的情况下,索撑节点预应力损失设计取值为3%~4%。     

索支承实腹式钢拱结构承载性能的试验研究

本文设计并完成了一榀10m跨索支承实腹式预应力钢拱模型试验.通过对不加预应力的普通拱以及两种不同索支承钢拱的静力试验,不仅验证了索支承钢拱结构在承载性能上的优越性,而且得到了在预应力施加过程中以及在荷载作用下索支承钢拱结构内力和变形的变化规律.试验还就索支承钢拱的节点构造形式进行了探讨.本文还采用混合有限元法分析试验模型,并与试验结果进行了对比分析.     

屋面纵向水平支撑对抽柱单层单跨门式刚架钢结构厂房的影响

通过对抽柱单层单跨门式刚架钢结构厂房在不同屋面纵向水平支撑布置情况下地震作用计算结果的对比分析,揭示抽柱榀刚架水平地震作用通过屋面纵向水平支撑向其相邻榀进行传递的现象,并指出这种传递现象对与抽柱榀相邻的左右各两榀刚架影响最大,进而给出存在抽柱榀刚架时合理布置屋面纵向水平支撑的建议。同时通过对抽柱榀刚架二维简化模型和三维空间模型计算结果的对比分析,指出在进行抽柱榀刚架二维计算时,应该考虑由于屋面纵向水平支撑的存在而引起的相邻榀刚架对抽柱榀刚架的“帮扶”作用。     

杭州大剧院主舞台考虑线拉施工方案的计算分析

杭州大剧院采用大跨预应力混凝土框架结构。本文主要对该剧院主舞台中的多层预应力混凝土框架进行了考虑张拉施工方案的计算分析。结果表明，现行设计法所得的预应力综合弯矩和预应力次弯矩与实际值有较大的偏离，本文从保证按逐层法施工时现行设计法能满足框架控制截面的抗裂和承载能力要求，提出了修正方法。     

2008奥运会羽毛球馆索撑节点预应力损失分析研究

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式施加预应力,环索与撑杆相连的索撑节点的设计、构造与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。本文分析了索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。利用ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析,并通过实际施工监测数据反算了预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比,并分析了预应力损失值偏大的原因。对张拉环索的弦支穹顶索撑节点提出如下建议:索撑铸钢节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;索撑节点构造应进行改进,减小环索张拉时的预应力损失;在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下,建议索撑节点预应力损失设计取值为5%~6%左右。