江门市某体育场超限大跨罩棚钢结构设计

广东省江门市某体育场采用常见的三角形空间立体桁架拱结构作为西侧罩棚长跨方向的主承重结构体系。独特的建筑造型不仅要求屋面结构支承于该桁架拱的下弦,而且拱桁架还须在竖向平面内以一定的角度倾斜设置。针对本工程的特点,本文不仅进行了基于常规设计要求的各种静力分析,同时还对结构的抗震性能进行了较为详细的研究。分析结果表明,本工程罩棚钢结构的整体稳定性能和抗震性能可以得到保证,且结构设计的控制性因素为结构整体稳定性指标。     

大跨度拱桁架支座应力分析

某县级体育中心的主体育场下部看台为混凝土框架结构,顶部钢罩棚为大跨拱桁架。论文基于实际工程,采用有限元分析软件Midas Gen和Midas Fea对桁架的拱脚支座进行应力计算分析和拱脚支座的基础设计,给相关工程提供参考。     

援塞内加尔竞技摔跤场钢罩棚结构设计

援塞内加尔竞技摔跤场钢罩棚为210m大跨空间拱结构,由主拱、后拱及次桁架组成,介绍了结构方案选型、结构静力、稳定及拱脚节点分析。结果表明,主拱采用菱形截面,后拱及次桁架采用倒三角空间立体桁架,以及纵向次桁架、联系桁架、支撑布置是合理的,杆件截面受力均匀,节点构造简单,结构空间整体性强;采用万向球铰支座的主拱拱脚节点设计合理,能够满足设计要求。     

德令哈市体育场钢结构整体稳定性分析

利用通用有限元软件对青海省海西州德令哈市体育场罩棚进行整体稳定性分析,罩棚采用桁架拱结构形式,整体稳定性分析时考虑了初始缺陷、荷载作用范围及拱脚约束形式的影响.先对结构进行特征值分析,然后利用非线性有限元分析方法得出结构受载全过程荷载-位移曲线,以此为基础分析桁架拱结构整体稳定性能的基本规律.结果表明:结构整体稳定性随初始缺陷增大而降低;结构在全跨荷载作用下的稳定性比半跨荷载略高,结构在半跨荷载作用下整体稳定性对初始缺陷更为敏感;结构的整体稳定性随支座刚度的增大而增大.     

江门体育中心体育场桁架拱基础设计

江门体育中心体育场采用不对称看台,西看台屋盖钢结构由桁架拱、桁架梁以及飘蓬组成。桁架拱跨度266.44m,两端拱脚落地。竖向荷载作用下拱脚的水平推力达14570kN。由于支座水平刚度对桁架拱结构的整体稳定性影响很大,需寻求一种能够承担拱脚水平推力并满足水平刚度要求的基础形式。经比较几种可能的基础方案,确定采用钢筋混凝土地下连续墙箱形基础。采用规范计算公式、现场原位试验以及结构仿真分析,对桁架拱基础水平抗侧刚度进行计算分析。工程竣工后基础的位移监测结果表明,基础的水平刚度满足设计要求。     

多拱联合受力结构体系的研究与应用北大核心CSCD

新疆哈密市民服务中心采用一种多拱联合受力结构体系,该结构体系由主拱、次拱、水平卧拱、水平桁架、腰桁架及预应力拉梁等组成,其中主拱部分采用非对称拱结构。通过MIDAS Gen软件分别对单主拱、带腰桁架的单主拱、带次拱的双主拱、带次拱及腰桁架的双主拱进行稳定性分析对比,并对三种侧翼抗侧力方案进行力学性能及经济性分析对比,以及对卧拱刚度与结构侧向刚度的关系进行研究,同时进行了整体分析和吊杆作用分析。结果表明,采用多拱联合受力结构体系有利于提高结构的承载力、稳定性以及受力的合理性,在一定程度上实现了结构自平衡、自稳定;在主拱左右两侧采用不同截面的桁架杆件及在轴力较大的拱脚处设置钢管混凝土弦杆的措施可有效提高主拱的安全性和经济性;水平卧拱可有效抵抗大跨度斜面结构的支座推力、水平风压力和温度应力;吊杆的设置对减小腰桁架的竖向位移和杆件内力有显著作用,并可为腰桁架提供杆件截面优化的空间;在设计中需考虑温度影响。     

江门体育中心体育场桁架拱基础设计

江门体育中心体育场采用不对称看台,西看台屋盖钢结构由桁架拱、桁架梁以及飘蓬组成。桁架拱跨度266.44 m,两端拱脚落地。竖向荷载作用下拱脚的水平推力达14 570 kN。由于支座水平刚度对桁架拱结构的整体稳定性影响很大,需寻求一种能够承担拱脚水平推力并满足水平刚度要求的基础形式。经比较几种可能的基础方案,确定采用钢筋混凝土地下连续墙箱形基础。采用规范计算公式、现场原位试验以及结构仿真分析,对桁架拱基础水平抗侧刚度进行计算分析。工程竣工后基础的位移监测结果表明,基础的水平刚度满足设计要求。     

拱桁架结构优化设计

合理的结构形式可以降低工程造价。本文通过工程实例,分析带拉杆拱桁架选用的原因,并在普通两支座拱桁架的基础上。创造性地采用了四支座拱桁架,两者的用钢量均不足常规设计用钢量的1／3,四支座带拉杆拱桁架用钢量又比两支座带拉杆拱桁架减少6％,排架柱的配筋减少25％。四支座带拉杆拱桁架结构经济效益显著,值得采用和推广。     

绵阳新体育馆屋盖结构设计

绵阳新体育馆是为举办2005年第十三届世界拳击锦标赛建设的主体育馆。体育馆屋盖结构采用四个立体拱架作为主要受力体系,包括两个单跨165m的中拱和两个三跨165m的边拱,拱架之间采用桁架联系和支承屋面。整个结构支承在拱脚和边拱中间部分,共8个支座。主要介绍了绵阳新体育馆的结构体系、拱架曲线、钢结构的分析和设计以及支座基础等各方面内容。经验可供同类工程参考。     

高矢跨比索拱结构体系设计与研究

以中铁青岛世界博览城十字展廊工程为背景,对高矢跨比索拱结构的力学性能进行了研究,发现索拱结构可有效改善高矢跨比纯拱结构的力学性能,尤其是风荷载作用下水平向抗侧刚度得以显著的提高.采用三角形刚性撑杆的索拱结构力学性能改善最为显著,但张拉构造措施较为复杂,且必然存在一定的预应力损失,于是提出了采用三角形柔性撑杆的弦撑式索拱结构,并进一步探讨了影响此结构形式力学性能的多个关键因素.通过对索桁架顶部结构高度取值研究,发现该值在一定区间变化时,其中起控制作用的性能目标并无显著影响.通过对上弦梁分格数量和尺寸研究,发现随着网格数量不断增加,上弦梁构件应力比逐渐降低.当上弦梁拱脚根部以上区域分格数量超过8时,构件应力比趋于稳定.对拱脚支座水平刚度进行研究,结果表明高矢跨比索拱结构对其边界水平向刚度的要求较低,支座刚度对索拱结构力学性能的影响,实际工程中多数情况下可以忽略.通过对支座是否允许滑动和不同的滑动时机分析,发现索拱结构支座允许滑动,将导致外部荷载作用下支座滑移幅度过大,支座节点难以处理.下弦索可施加的索力有限,无法满足腹索索力始终不松弛的性能目标.最后建议索拱结构两侧均采用不可滑动的铰接支座,并对下部支撑结构进行必要的施工阶段承载力验算,从而保证索拱结构的安全.     

大跨度拱桁架结构抗震性能分析

以单榀拱桁架屋架盖为研究对象，采用有限元软件ANSYS，对矢跨比为0．2、跨度为120m的钢管拱桁架的动力特征及抗震性能进行了分析研究，得到了该结构振型特点、自振频率、地震作用下的能力分布。分析结构表明，该结构满足使用要求，并指出薄弱部位，为拱桁架的抗震设计提供了一定的理论依据和参考。     

华南农业大学东区运动场钢结构节点设计

华南农业大学东区运动场看台是由跨度为103m的大型钢桁架主拱、21m钢桁架次拱以及膜结构组成的钢-膜组合结构屋盖.本文着重介绍了该看台钢结构主拱支座、次拱支座以及主次拱连接处等主要节点部位的设计思路,并且给出部分节点的大样,最后总结了节点设计的一些经验,供国内类似工程的节点设计提供参考.     

2019北京世园会国际竹藤组织园大跨竹结构设计

2019北京世园会国际竹藤组织园主体结构由9榀两种跨径的桁架竹拱组成,其中大拱净跨32m,拱下净高7.55m,矢跨比约为1∶4.2,是当前中国单拱最大跨度的竹拱结构。该建筑结构将竹元素融入承载结构主体,介绍了该项目的结构设计理念、结构体系及结构选型设计。并采用ANSYS对主体结构进行有限元分析。计算结果表明,结构设计满足刚度及承载力要求,充分体现了桁架拱在本项目中的优越性和必要性。同时对竹拱现场挠度监测结果进行了介绍。监测结果表明,竹拱的变形呈两侧下沉中间上拱的规律,变形持续增长2个月时间后趋于稳定。最后对竹材挑选、防腐防虫处理和设计构造等耐久性措施进行详细阐述。本项目可为后续大跨圆竹结构的推广应用提供参考。     

隔震支座钢管拱桁架失效机理及减震效应分析

利用SAP2000设计分析软件,按8度(0.2g)抗震设防要求对120m跨五心圆钢管拱桁架进行设计,然后采用考虑几何与材料双重非线性的集中塑性铰理论,对该拱桁架原结构和隔震结构进行地震波作用下的动力弹塑性分析,分别获得原结构和隔震结构的失效形态、塑性铰分布、整体变形及延性系数,比较并评定了原结构和隔震结构的失效类型、极限承载力和变形能力。结果表明:采用隔震支座结构第一周期约为原结构的2.7倍,自振周期得到延长,失效界限地震波加速度峰值相比原结构提高了255.9%,承载能力有明显提高;原结构和隔震结构在地震波作用下的失效类型均为动力失稳破坏,在达到失效界限加速度峰值时进入塑性的杆件数量均较少,主要集中在拱脚位置;原结构和隔震结构在2个主要受力方向均具有一定的延性性能,但其失效前的绝对变形较小,破坏前预兆性不显著。     

钢管混凝土拱梁组合桥拱脚构造设计及应力计算分析

浙江省杭州市320国道大桥为单跨161 m钢管混凝土拱梁组合桥,详细介绍了该桥拱脚构造设计特点、施工临时铰构造和拱脚混凝土防裂措施,采用ANSYS软件建立了拱脚实体有限元模型进行局部应力计算分析。分析结果表明,拱脚主拉应力、主压应力基本满足规范要求,局部应力集中区域超出了规范限值,根据应力分析结果对拱脚进行了优化设计,分析成果可为同类桥梁设计提供参考。     

某悬索桥的动力特性及地震响应分析

采用大型通用结构分析程序ANSYS，结合工程实例对某混凝土桁架悬索桥进行了动力特性分析，讨论了支座条件、垂跨比、主缆刚度、吊索刚度、加劲桁架刚度、桥面系质量等因素对结构动力特性的影响，并计算了结构的地震响应。     

哈大客专新开河特大桥拱脚模型试验研究

针对哈大客运专线新开河特大桥跨度138m钢箱叠拱桥拱脚,设计加工了1∶2的拱脚模型以模拟实桥受力状态的静力加载试验,并建模进行有限元分析,得到拱脚结构应力流分布情况,了解拱脚结构的受力和传力途径。研究表明,拱脚应力流具有指向性,主应力基本上顺着拱肋方向向支座方向和系梁方向传递;上下拱肋对应拱脚处隔板应力分布比较均匀;最大应力发生在拱脚装饰板处。设计荷载作用下拱脚结构受力状态满足设计要求,并具有大于2.45的安全储备。     

某大跨拱桁架结构合理拱轴线的选型

本文分析了在分段荷载作用下拱结构的受力模式,通过理论分析,得出相应合理拱轴线的方程曲线,并给出考虑轴力情况下的拱轴线修正方法。结合实际工程项目,某大跨拱桁架采用钢管桁架结构,拱轴线为空间曲线,主拱跨度为147m,次桁架跨度27～30m,拱高21m,拱脚平面投影30°,南北支座高差5.25m。本文通过上述理论分析结果,进行参数化分析,得出在此复杂边界条件下的合理拱轴线曲线。采用SAP2000软件对优化后的拱结构与原拱结构进行计算分析对比,通过对内力分布、结构位移等结构特性关键指标的分析,验证上述理论分析的正确性,以及本工程采用拱轴线的合理性。以上分析过程、设计思路可为今后类似工程提供参考。     

节点刚度对空间管桁架拱动力性能影响的研究

为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒三角形截面空间管桁架拱为算例,结果表明：节点域弹簧模型的基频比普通模型低8.81%。加速度峰值为0.4gal的各向地震作用下,节点未进入塑性状态,节点处引入弹簧单元能有效地考虑节点的半刚性,相对于理想刚接的情况,节点位移响应相差不大,而轴力响应较为明显,水平地震作用下结构的内力增大了25.53%,竖向地震作用下结构的内力增大了4.89%,三维地震作用下结构的内力增大了22.49%。对不同跨度、矢跨比的空间管桁架拱进行了时程响应分析与讨论,计算结果表明：在大跨度管桁架拱节点设计分析中,节点刚度对结构动力性能的影响有较强的敏感性;节点刚度对不同矢跨比管桁架拱动力响应的影响与地震波的输入方向有关,此类结构在强震作用下,不宜采用未考虑节点刚度的模型进行动力响应分析。     

哥斯达黎加国家体育场结构设计与分析北大核心CSCD

针对哥斯达黎加国家体育场位于高烈度地震区、钢罩棚超大跨度拱倾斜放置、罩棚造型复杂等特点,介绍了结构相关技术问题的处理措施。在罩棚拱基础中利用预应力拉索平衡拱竖向荷载下的水平推力,采用长桩+短桩的方式承担地震和风下的水平推力。在看台基础之间加设水平支撑,使基础梁和支撑形成一水平桁架,工程桩共同承担地震水平作用,解决了剪力墙下因水平剪力过大而无法布桩的难题。根据罩棚建筑造型,采用拱支网架结构,暗置节点板的相贯焊接节点、双向斜交桁架构成的菱形网格使结构机理符合建筑造型要求。