连云港体育馆屋面弦支穹顶结构分析与设计

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和张拉整体的基础上发展起来的一种新型空间结构。详细介绍了上部为肋环型单层网壳的弦支穹顶结构体系在连云港体育馆屋面中的具体应用。包括屋盖结构体系的布置特点,荷载取值,初始预应力的确定原则,结构力学性态分析以及拉索与撑杆连接节点弹塑性分析。最后,对该结构作了弹塑性极限承载力研究,并就结构的安全度作了探讨。     

贵阳奥体中心体育馆弦支穹顶预应力拉索施工

贵阳奥体中心体育馆采用大跨度弦支穹顶结构,八边形环桁架作为网壳屋面的支撑系统.结合屋盖结构特点选择主动张拉径向钢拉杆的方式建立预应力,制订合适的张拉顺序并进行施工模拟数值分析.阐明了拉索安装和张拉施工的操作难点,对特殊四索索夹和张拉装置精细化分析.钢拉杆内力监测结果和屋面、撑杆变形监测结果均满足规范要求.     

肋环四撑杆型大开口弦支网壳体育场罩篷结构形态分析及优化设计

为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性，提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式，可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同，该结构的下弦节点设置四根撑杆，提高了整体结构的稳定性；且上弦层网格可采用铰接节点，减少环索和斜索的用量，预应力张拉施工便捷。区别于多撑杆类索穹顶，该结构上弦不采用索系而采用杆系，使造价经济，且便于铺设刚性屋面。针对该大开口弦支网壳，根据节点平衡方程，推导出了预应力态索杆内力一般性计算公式，分析了弦支网壳预张力分布随几何参数的变化规律。以跨度200 m的大开口体育场罩篷为例，通过全局敏感性及相关性分析，揭示了该弦支网壳整体刚度的主要影响因素为几何参数，而预张力仅起到维持局部稳定和预起拱的作用。基于两种改进遗传算法对该弦支网壳结构进行了优化设计与权衡分析，结果表明在满足稳定性前提下适当提高结构矢高和厚度，有利于改善结构刚度和经济性。最后对张拉施工和静力加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析，表明该弦支网壳可高效利用上弦杆拉、压两端的截面强度，而施工阶段仍有必要引入临时支撑。     

贵阳某球场罩篷结构设计方案比选

介绍了贵阳某球场钢结构罩篷受力体系的比选过程,考虑内外场的建筑美观性、结构材料费用和施工措施、施工工期等,详细分析了各种结构体系的优势和劣势。基于选定的悬臂桁架结构方案,通过分析和比对各种结构方案,结果表明立体悬臂桁架的稳定性更好,对环向构件的数量需求小,便于施工。在罩篷的对比分析过程中,创新性提出了适用于大跨悬挑屋盖结构的单环索承悬臂结构和双级环索车辐式弦支网壳结构,可有效减小屋盖结构厚度和材料用量;当屋盖厚度相同时,双级环索车辐式弦支网壳结构抵抗竖向荷载的效率比单环索承悬臂结构高约30%。由于拉索单价高于型钢,施工难度也更大,采用拉索比例越高,钢结构罩篷的经济性能越差。     

徐州火车站无柱风雨棚悬索结构施工技术

徐州火车站站台无柱雨棚为单向受力的张弦桁架钢结构体系,该体系由钢管桁架梁、撑杆和拉索组成。通过在下弦拉索中施加预应力,使上弦压弯构件产生反挠度,结构在荷载作用下产生的最终挠度减小,成为一种新型的自平衡体系。在该结构的施工中,预应力悬索是关键部位,预应力的施加和控制是重点。因此,有必要对悬索的施工技术进行探讨,为同类预应力钢结构工程提供借鉴。     

Kiewitt型弦支穹顶结构的弹性极限承载力研究

弦支穹顶结构体系作为一种新颖的结构形式,同单层网壳相比,具有更高的刚度和稳定性;同索穹顶相比,施工过程更加简单和容易控制。本文对一40m跨的Kiewitt型弦支穹顶结构,采用非线性有限元方法对影响稳定承载力的参数,如撑杆高度、拉索截面积、拉索预应力、拉索周数等进行了分析,得出了一些对工程设计有意义的结论。     

葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析

葫芦岛体育馆屋盖主体钢结构部分为弦支穹顶结构,由上部单层网壳和下部的张拉索杆系构成,是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。该工程拉索体量大、分布面广,且由径向钢拉杆、环向索及撑杆组成了整体张拉索杆体系。不论采取何种拉索张拉方法,一般均不可能对所有拉索同时同步施加预应力,所以该工程中采取分批分级的办法来实现。利用大型通用有限元软件ANSYS进行张拉施工全过程的分析,来确定合理的张拉方案。     

预应力钢结构张拉方案选取研究

预应力钢结构是由拉索、杆(撑杆或桅杆)、刚构(如钢梁、钢拱、网壳、网架、桁架等)组合杂交而成,其形式丰富多样。典型的结构体系主要有张弦梁结构,弦支穹顶结构、斜拉结构和索穹顶结构。对如上四种结构形式的张拉成形方式进行总结与分析,并指出各种张拉方法的优缺点及适用范围。     

大跨空间弦支轮辐式桁架结构旋转累积滑移施工技术与分析

某体育馆由格构柱及张弦桁架结构共同组成的圆形全钢结构建筑,其屋面为弦支空间结构体系,由空间倒三角管桁架结构、拉索结构和顶部单层网壳结构组成,该结构现场安装采用累积滑移施工技术。分析了滑移过程中主体钢结构、滑移轨道、支撑胎架的受力及稳定性;施工过程中实时监测关键节点位移及杆件内力,确保施工安全。研究表明：大跨度空间弦支轮辐式桁架结构的刚度随着施工过程结构形体的完成逐步增加,旋转累积滑移施工技术可提高钢结构施工稳定性,加快工期,减少施工误差,具有良好的推广价值。     

新型快速装配式张弦桁架人行钢桥结构施工方案设计

为了实现城市人行桥快速装配的目的,提出了新型快速装配式张弦桁架人行钢桥.该体系是由装配式桁架、柔性拉索和撑杆形成的新型自平衡体系,具有自重轻、刚度大、施工方便等优点.基于施工前的模拟仿真计算,得到拉索的初始长度及监测点位移等参数.通过合理的施工顺序和施工监测,同时采用特殊的预应力施加方法,可以高效地完成人行钢桥的施工.     

瓯海奥体中心体育馆屋盖结构选型及分析

瓯海奥体中心体育馆共设8000座，屋盖造型为东西向高、南北向低的圆柱面，展开面积约10767m²,最大跨度100.6m.屋盖结构采用弦支网壳结构体系，拉索布置放弃了传统的环索+径索布置体系，而采用北京工业大学薛素铎教授提出的无环索交叉索系，为国内外首例该索系工程.本文主要介绍屋盖结构体系选型分析过程.首先，结合建筑造型及结构设计合理化需求，对各种备选结构体系进行了比选.随后，根据选定的弦支网壳结构体系进行了张拉索系的对比分析.最后，对上弦网壳布置、拉索布置、支座条件进行了对比优化，并依据经济性对比结果选定结构体系.研究结果表明：通过合理的结构选型及体系优化，本工程屋盖能够非常好地满足建筑美观要求、结构合理性要求、结构安全性要求及设计施工整体经济性要求.     

葵花三撑杆型弦支网壳大开口体育场罩篷结构形态优化设计及张拉-受荷全过程模拟

提出一种新型葵花三撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可用于大跨度体育场环形罩篷结构.不同于传统弦支网壳,下弦节点处设有交汇的三根撑杆,可减少环索和斜索用量,便于张拉施工,且改善了整体结构的稳定性;还有别于拓扑相同的葵花三撑杆型索穹顶结构,上弦采用杆系替代昂贵的索系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面.考虑不同的施工成型方法,探讨了主次结构型(先张主结构、后装次结构)和整体结构型两种结构形态.根据节点平衡方程,分别推导给出了两种结构形态的弦支网壳初始态索杆内力一般性计算公式,分析研究了多个参数对预张力分布的影响规律.文中还基于两类改进遗传算法对200m跨度的大开口体育场罩篷弦支网壳结构进行了优化设计,分析结果表明这种结构形式具有良好的技术经济指标.最后对张拉施工和逐步加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,提出改善结构施工过程及服役阶段承载安全性的建议.     

张弦空间结构的构成形式与空间工作机理

从张弦结构的工作机理出发.介绍了具有代表性的安徽大学体育馆张弦梁式空间网壳结构、北京大学体育馆张弦辐射桁架壳体结构和泉州市体育馆张弦平行桁架壳体结构的拉索撑杆体系在既定的刚性结构下的布置形式.在对三个体育馆屋盖结构进行静力参数分析的基础上,总结了张弦结构的空间工作机理和张弦空间结构的体系特征.分析表明,根据张弦结构的工作机理可以将相同的刚性结构与不同布置形式的索杆体系相结合构造出结构性能存在差异的张弦空间结构;整体张弦网壳具有优于局部张弦网壳的结构性能;降低曲面刚性结构产生的强大支座推力,并使结构具有足够刚度的有效途径是将刚性结构与索杆体系相结合构成自平衡的预应力张弦结构.     

弦支穹顶结构施工模拟研究

弦支穹顶是由上部单层网壳和下部张拉索杆体系组合而成的一种新型杂交空间结构,具有非常广阔的应用前景。在介绍弦支穹顶结构施工分析研究现状的同时,指出施工全过程分析中的关键问题是结构模型的几何确定和施加预应力的控制,并对模型试验进行研究,根据张拉单元、同时张拉点数、预应力施加水平等具体情况提出了2种张拉方案,并对理论值和实测值进行了对比。此研究可为弦支穹顶工程的施工提供参考。     

绍兴山水馆巨型椭球钢屋盖结构选型与设计

绍兴金沙东方山水商务休闲中心水馆建筑造型为一体量巨大的椭球体。该椭球体中央区域形态扁平、受弯为主,壳体作用弱;周边部位曲率较大、呈压弯受力状态,壳体作用相对显著。巨大的跨度和扁平的形态给结构选型与设计带来了较大挑战。经过多方案比选和优化,最终采用由径向主桁架、中部环桁架、中央弦支穹顶、子区域单层联方网壳共同构成的钢桁架弦支穹顶组合网壳结构。重点阐述结构体系选型及优化的过程,介绍钢屋盖的结构布置、静动力特性、温度作用表现、整体稳定性和极限承载力。同时介绍支座及典型节点的设计与分析结果等。分析结果表明,选择钢桁架弦支穹顶组合网壳这一新型结构形式可有效满足超大跨度下的结构受力和建筑美观需要。     

联方型弦支穹顶研究

在分析天保中心弦支穹顶的工程实例及相关研究的基础上,提出了弦支穹顶的二阶段分析方法。采用二阶段分析方法,对选定的结构模型,与单层网壳相比较,分析了联方型弦支穹顶的结构性能。研究了不同矢跨比、不同撑杆长度、不同节点刚度等参数变化条件下联方型弦支穹顶的特性,同时考虑了不同的荷载组合情况。对联方型弦支穹顶进行了屈曲分析。研究分析结果表明弦支穹顶须按预应力模型进行分析;联方型弦支穹顶是一种高效的结构形式,其屈曲承载力大于相应的单层球面网壳;二阶段分析法是弦支穹顶一种有效的分析设计方法;较为浅平的弦支穹顶的拉索预应力应进行专项分析;撑杆较长有利于增大抵抗力并避免环向拉索的松弛;不对称荷载为主要工况时有必要对拉索的松弛进行专题校核分析。     

天津米立方预应力钢结构施工技术

米立方屋盖结构采用了弦支拱桁架加单层网壳复合结构体系。本工程结构形式比较新颖,而且可借鉴施工经验不是很多,因此施工的难度更大。本文详细论述了该工程的预应力施工技术,重点介绍了下弦拉索的施工工序及张拉,最后为满足预应力施工过程的需要,保证工程顺利进行对结构进行施工监测,以索力和竖向位移为主。本文为大跨度钢桁架结构的预应力施工提出了一种重要方法,它不但在技术上十分合理,而且降低了成本。本工程的施工方法可以为同类工程施工提供借鉴。     

去索对无环索弦支穹顶静力性能的影响规律研究

无环索弦支穹顶结构的下部预应力索支体系较为繁冗,影响其整体受力性能且给施工造成一定困难,需要进行合理优化。以某体育馆60m跨屋盖为实例,研究去索对无环索弦支穹顶结构静力性能的影响。针对原结构下部三层预应力索支体系,设计了四种去索方案,综合分析不同去索方案对上部网壳结构总应变能、整体结构最大竖向位移和承载力的影响程度,确定最优去索方案。模拟最优去索方案对无环索弦支穹顶结构进行静力性能参数分析,研究撑杆高度、拉索索力、初始几何缺陷对结构刚度和承载力的影响。结果表明：去索位置越靠近中心,对上部单层网壳总应变能影响越小,对结构刚度和结构承载力的削弱越小,节约用钢量越少;去除第三层索对上部单层网壳应变能、结构刚度和承载力影响很小,建议在优化时优先考虑去除第三层索;第一层撑杆高度和第一层拉索预应力的增加可以使结构整体结构刚度显著变大,对结构承载力影响不大而对失效模式影响较大;第二层撑杆高度的变化对结构刚度无影响,对结构承载力和失效模式影响很小;第二层拉索索力的变化对结构刚度和承载力影响不大而失效模式影响较大;建议在优化时优先考虑调整第一层拉索和撑杆;初始几何缺陷对结构承载力影响较大,初始缺陷越大结构承载力越低,而对结构失效模式影响不明显。     

空腹式张弦桁架施工动态仿真技术研究

空腹式张弦桁架结构是一种新型的预应力钢结构体系。上部桁架无斜腹杆,形成通透空间;下部为高强拉索。上、下两部分之间采用撑杆连接。通过工程实例,研究该类结构体系的预应力施工动态结构模型建立、施工工况仿真计算等内容。     

弦支环向折线形单层球面网壳布索方案研究

为改善环向折线形单层球面网壳的受力特性,在环向折线形单层球面网壳中增设了若干道环索、斜索和撑杆,形成了一种新型的弦支环向折线形单层球面网壳的加强结构体系。从满足不同建筑造型要求和合理、经济的受力体系的角度出发,给出了五种不同的布索方案,并对各方案下的结构受力性能做了对比分析。经分析可知,布索方案3~5下的弦支环向折线形单层球面网壳的性能较优。研究结果为揭示各种不同布索方式下的弦支环向折线形单层球面网壳的受力特性和内力、位移的变化规律提供依据,也可为此类网壳结构的初步设计、优化设计和多方案比较提供参考。