上海世博会主题馆结构设计与建造方面的一些思考

主题馆作为2010年上海世博会一轴四馆核心建筑群的重要组成部分,是国内最大跨度展厅之一。针对屋盖跨度大、整体结构超长且平面不规则等问题,对屋盖结构体系选型和下部框架支撑体系选型进行了详细比选,最终,屋盖采用由新型索撑张弦桁架与立体桁架组成的长度为270m的4跨连续梁结构,下部钢框架采用了钢-黏滞阻尼支撑形成的混合支撑框架体系。在结构设计阶段以及施工过程中,针对施工中的一些关键技术问题进行了详细研究,主要包括126m跨度张弦桁架的施工张拉过程以及关键节点设计,屋盖支座施工过程释放,以及大跨度预应力楼面的施工张拉问题。     

上海铁路南站钢屋盖结构设计

上海铁路南站是上海西南地区的交通枢纽,其钢屋盖采用圆形平面,最大直径为275m,由径向布置的18根Y形主梁和位于中心的顶压环组成,并布置了主索和环索以提高屋盖的抗扭刚度。屋盖体系支承在内、外两圈共54根柱子上,其中外柱设有斜索以提高结构体系的抗侧刚度。大跨度空间结构的特殊风荷载、由温度变化产生的胀缩效应引起的侧向力、结构的整体稳定性以及复杂节点的受力特性成为主要的设计难点。文中介绍了针对上述问题进行的理论分析和试验研究。根据风洞试验的结果并考虑了结构在脉动风荷载作用下的动响应,得到了对应不同响应的等效风荷载;通过在外柱顶设置弹性支座,部分释放了由于温度变化产生的侧向力;通过对整个屋盖体系以及单根主梁分别进行非线性有限元分析,得到了结构的整体稳定系数;通过节点有限元计算,根据应力分布对节点构造进行设计优化,保证了重要节点的安全可靠。     

国家会展中心主展厅钢屋盖结构设计

国家会展中心是由主展厅及相关配套建筑组成的特大型会展综合体项目。4个主展厅单体覆盖面积大,各单体钢屋盖平面投影尺寸为297m×350m,为大跨、大悬挑、超长的结构形式。介绍了主展厅钢屋盖的结构方案演变过程以及钢屋盖的抗风设计和为降低温度变化影响所采取的技术手段。主展厅钢屋盖是在综合考虑建筑功能需要、外观效果及结构安全可靠和结构经济性等因素的前提下,经过多方案比选,确定采用空间桁架结构体系。通过在屋盖悬挑部位设置抗风拉杆,有效降低风吸作用下桁架悬臂端的变形以及桁架杆件的内力。采用橡胶支座可有效解决由于温度变化在超长钢结构中产生的过大温度应力的问题。主展厅钢屋盖结构选型合理,可实现结构的安全可靠并具有较好的经济性。     

上海铁路南站新型大跨度钢屋盖结构抗震研究

对上海铁路南站主站屋新型大跨度钢屋盖结构的抗震性能进行了研究。通过有限元分析,研究了影响此类屋盖结构动力特性的不同因素。得出的结果有:预应力效应影响屋盖结构的振型频率分布;下部混凝土结构与上部屋盖的共同工作效应相当于为屋盖提供了刚度较大的弹性支座;几何非线性特性影响不显著。在时程分析基础上,研究了多维地震输入对屋盖地震响应的影响,指出内柱为屋盖结构的一个较薄弱部位;给出了拉索预应力的初始设计值;并通过时程分析,验证了该预应力设计值可以保证拉索体系在多遇和罕遇地震下均能够正常工作。     

西宁海湖体育中心体育场结构设计

西宁海湖体育中心由体育场、体育馆和游泳馆组成。其中体育场钢屋盖采用了悬臂三角管桁+单层折面空间网格杂交结构体系,下部看台采用了现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。介绍了钢屋盖的结构选型及布置、构件截面、关键节点的处理措施等结构设计基本情况。介绍了静力计算和稳定性分析内容,对比分析了钢屋盖单体模型与总体模型的差异,给出了解决超长混凝土结构裂缝和温度应力的技术措施。     

澳门2005年东亚运动会体育馆结构设计

建于填海区的澳门东亚运动会体育馆是2005年东亚运动会的主场馆,为长轴直径达446m的开口椭球体,屋盖水平投影长轴直径为328m,短轴直径224m,呈椭圆形。工程的基础处理复杂,屋盖结构跨度大、体系新颖。介绍了该项目的结构设计情况和主要的结构分析结果和重要的技术措施,着重讨论了填海地区的深基础、首层超长预应力钢筋混凝土大板、超大跨度椭球面钢屋盖体系及其整体稳定等结构设计中的关键技术。     

某体育馆钢屋盖的结构设计分析

某县级体育馆,下部为混凝土框架结构,顶部采用钢屋盖。体育馆钢屋盖呈椭圆形,长约132 m,宽约91 m,采用双向桁架结构体系,桁架最大厚度约8.0 m,最大悬挑长度为15 m。本工程采用有限元分析软件Midas Gen对钢屋盖和下部框架进行了整体结构分析,考虑恒、活、风、温度、地震等荷载的不利组合,根据计算结果,体育馆钢屋盖的应力、变形及稳定性指标均能满足规范要求,取得了预期的效果。     

世博会主题馆钢结构设计与分析研究

主题馆作为2010年上海世博会 “一轴四馆”核心建筑群的重要组成部分,建筑平面南北向217.8m、东西向288.0m,其中,西侧展厅为126m×180m无柱大空间。针对屋盖跨度大、整体结构超长且平面不规则等特点,对屋盖结构体系选型和下部框架支撑体系选型进行了详细比选,最终,屋盖采用了由索撑张弦桁架与立体桁架组成的长度为270m的4跨连续梁结构,下部钢框架采用了钢支撑与粘滞阻尼支撑形成的混合支撑框架体系。对结构设计中的一些关键问题进行了分析研究,得到以下结论：与局部抽空方案相比,屋盖满堂支撑方案下结构整体性较好;滑动支座与预应力拉索的合理应用,提高了屋盖结构效率,同时释放了屋盖对下部结构水平推力;混合柱间支撑方案既满足结构抗侧刚度的要求,同时有效降低了超长结构温度作用内力;东侧展厅变截面箱梁方案综合兼顾了建筑形式、结构受力以及设备管线穿行的要求。     

郴州市国际会展中心主体结构设计关键问题研究

郴州市国际会展中心主体采用混合框架-中心支撑结构,屋盖采用空间钢桁架结构。考虑混凝土和钢结构协同工作,对其进行整体分析。重点介绍了大跨楼盖结构的舒适度控制、超长混凝土结构设计、屋盖支撑柱的计算长度系数取值、复杂节点的有限元分析及足尺试验验证。分析结果表明,人员密集步行通过和多人跑步穿行两种激励工况下楼盖舒适度能满足规范要求;通过在楼板中配置预应力钢筋可抵消温度作用的影响;支撑屋盖的圆钢管混凝土柱的计算长度系数在1.3～1.6之间;节点有限元分析和足尺试验对关键节点设计非常重要。本工程在确保结构安全、可靠、经济的前提下,最大程度地实现了结构成就建筑之美。     

上海铁路南站钢屋盖整体稳定与抗震研究

上海铁路南站是上海新建的重要交通枢纽,是第一座采用开敞式候车空间、采用圆形平面布置的火车站。环向布置的内、外两圈柱子支撑起总跨度275m的大空间,并保证了中心150m直径的候车区形成开阔的无柱空间。整个钢屋盖结构复杂,在设计中攻克了多道难关,针对其中钢屋盖整体稳定研究及三水准设防的抗震研究进行介绍。钢屋盖整体稳定包括两个层次:屋盖体系的几何非线性分析与单根主梁的双非线性分析。抗震研究除进行多遇地震下的谱分析及时程分析外,还进行了中震及罕遇地震下的时程分析。通过对不同地震作用提出不同设计要求的方法来实现三水准设防的抗震思想。     

预应力拉索网格结构的设计与研究

结合近年来多项预应力拉索网格结构工程的实践 ,以多个各具特色的预应力拉索网格结构工程———山西太旧高速公路标志建筑斜拉网壳和悬挂网架 ,广州越秀山体育场挑棚斜拉网架 ,苏州工业园区游泳馆预应力拉索网架 ,厦门海沧大桥收费站预应力拉索网架 ,嘉善体育馆预应力网架 ,浙江海洋学院体育馆斜拉网架为基础 ,阐述了预应力拉索网格结构在工程中应用的形式、设计思想、索张拉力与垂跨比的关系以及拉索作用方式和效果。     

某火车站预应力雨棚结构风振响应分析

以某火车站站台改造工程的预应力钢筋混凝土悬挑雨棚为例,采用AR法利用MATLAB软件编程模拟了迎风面各节点的脉动风载时程,通过有限元软件ANSYS对预应力雨棚结构进行了数值建模,用时程分析方法计算了脉动风作用下结构的风振响应,得到了雨棚结构特征点处的位移和加速度时程曲线,为预应力悬挑结构的抗风设计提供了参考与借鉴。     

某地铁高架车站双预应力框架结构的设计与施工

本文结合目前地铁高架车站结构设计现状和设计标准,对北京地铁某高架车站的框架结构进行设计研究。为了解决重荷载、长悬挑钢筋混凝土框架的结构设计问题,将预应力钢撑杆应用于预应力钢筋混凝土长悬挑梁中形成双预应力悬挑梁,以达到提高结构承载力、减少截面高度、控制变形、提高结构延性及满足100年使用年限的目的。同时,通过对双预应力框架进行现场施工监测,将监测成果与理论计算进行对比,验证了结构分析的正确性,为今后同类型高架车站的结构设计提供了有益的尝试。     

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。     

上海明珠线中潭路车站结构设计

以上海明珠线中潭路车站结构设计为例 ,分析比较了高架轻轨车站在荷载取值、工况、内力组合、结构计算等方面不同于一般民用建筑的特殊性 ,探讨了温度变化、支座沉降产生的内力对结构配筋的影响 ,介绍了 2 8m跨度预应力箱梁的有限元计算及配筋 ,为以后此类结构的设计提供了参考。     

大跨度火车站房结构设计研究

随着火车站新建、扩建的进行,一系列形式多样、跨度规模大、体型体系复杂的结构越来越多,呼和浩特东客运站主站房结构各层结构体系不同,楼面结构为预应力梁与普通RC楼板结构,而屋盖结构为拱形钢梁和双层球网壳等结构体系的组合;结构体系和材料的不同使结构的阻尼比也不同;柱网尺寸大且各层柱网变化大、结构竖向刚度变化较大:给传统结构设...     

张弦梁钢结构无柱雨棚施工技术

通过对延安火车站站房钢结构无柱雨棚施工的分析,阐述了钢结构加工制作方法及技术措施,提出了钢结构现场施工方案,在拉索张拉过程中进行了结构应力和变形监测,以保证预应力拉索施工质量.     

预应力土层锚杆在广州地铁3号线汉溪长隆站深基坑工程中的应用

本文介绍了预应力土层锚杆在广州地铁3号线汉溪长隆站深基坑支护设计中的应用情况.通过对预应力锚杆施工过程中实测数据的分析和整理,指出了预应力土层锚杆的特点,可供相关工程设计人员参考.     

贵阳北站站房结构设计

贵阳北站是我国西南地区最大规模的综合性铁路交通枢纽,由站房、站台雨棚、高架车道等组成。站房采用桥建合一结构。站台层承载列车轨道的承轨结构、高架候车层框架标准跨度为21m×24m,商业夹层与高架候车层柱网上下不对齐。出站通道层下方有地铁穿过,在隧道上方的柱通过基础梁托换。站台层承轨结构采用变宽度预应力混凝土框架梁承重。高架候车层采用大跨度预应力混凝土梁,钢管混凝土柱预应力混凝土梁节点是保证结构承载力和抗震性能的关键。东西两端高架车道上方设置31m跨的钢桁架,承受冷却塔等设备荷载,支承钢桁架的框架柱采用钢骨混凝土柱。屋盖典型跨度42m×66m,采用网架与管桁架相结合的结构形式。为了发挥钢管混凝土柱上段的强度、减小层间位移,支承屋盖的钢管混凝土柱顶端与屋盖结构上下弦均连接。     

赣州西站站房缓粘结预应力技术结构设计与分析

赣州西站主站房高架候车层具有跨度大、预应力体量大、梁柱节点核心区密集等特点,采用缓粘结预应力技术。对超长结构楼板温度效应以及结构大跨梁受力进行整体分析计算,同时利用有限元软件计算模拟,总结缓粘结预应力在超长结构混凝土板、梁的设计方法及施工验算,结果表明:1)计算温度效应对结构楼板带来的影响时,需综合考虑楼层高度,并考虑竖向构件对楼板的约束作用,楼层越高,竖向约束作用越小,楼板温度应力释放越多;2)缓粘结预应力筋适合运用在大跨公共建筑中,特别是在后期改造和密集节点核心区的穿行处理上具有优势。