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。     

援加纳海岸角体育场钢结构罩棚结构设计

援加纳海岸角体育场钢结构罩棚由主拱、后拱以及次桁架共同组成。介绍了结构体系及其特点,并据此对结构进行了合理的设计。介绍了本工程的风洞试验和风振分析结果。采用SAP2000进行结构的线性分析和截面设计,利用ANSYS对结构进行了稳定分析和节点分析,列出了主要的分析结果。     

某大跨度罩棚结构基于支座刚度的对比分析

某体育场西侧罩棚采用倒三角形空间桁架拱作为其长跨方向的主承重结构体系,屋面结构通过短跨方向的桁架梁支承于该桁架拱的下弦,主桁架拱的拱脚支撑于两端地面基础,结合独特的建筑造型,主拱桁架在竖向平面内还以一定的角度倾斜。针对主桁架拱在本工程中的重要性,设计中除了考虑满足各项常规要求,同时还进行了基于不同拱脚支座刚度的对比分析。分析结果表明,在拱脚支座刚度满足一定要求时,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。     

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。     

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.     

济南东站落地拱屋盖结构体系研究

新建济南东站屋盖为复杂双曲面落地拱结构体系,最大跨度为156m,刷新了中国高铁客站的结构跨度。详细介绍了该屋盖的结构布置、荷载作用、设防目标、构件截面以及体系特点,分析了结构的静力特性、动力特性以及整体稳定性,对拱脚预应力拉索、基础刚度、屋盖纵向刚度、节点设计等关键技术进行了研究。研究结果表明:结构体系传力明确合理,主桁架拱以轴力为主,弯矩效应较小。温度对结构的变形影响较大,施工阶段极限温差对结构的影响较小。自振模态分析和屈曲分析表明结构的整体刚度和稳定性较好。拱脚拉索方案很好地解决了拱脚水平推力的问题,关键节点设计解决了受力复杂、汇交杆件较多的情况以及夹角较小的情况,实现了建筑构想,该研究对以后高铁客站的设计具有很好的借鉴意义。     

某汽车7S展厅附属屋盖结构设计分析

安阳市进口汽车平行销售7S项目的大跨屋盖采用主次桁架正交的钢结构体系,主桁架采用空间三角形桁架,沿短向布置,主桁架平面外采用平面次桁架以保证主桁架的稳定性。屋盖支承于箱形截面钢柱,采用MIDAS/Gen对结构进行整体分析。考虑局部复杂节点受力较大,采用MIDAS/FEA有限元软件对复杂节点进行专项分析,并基于分析结果,对薄弱部位采取加强措施。通过合理的结构设计,保障了屋盖安全。     

毕节水上娱乐中心钢管桁架结构设计与静力分析

工程设计伊始,即运用3D3S空间结构计算软件对贵州省毕节市水上娱乐中心的大跨空间结构进行了建模设计与静力学分析,决定采用倒三角形截面的钢管拱桁架作为结构主体。同时,针对最大跨主桁架进行了静力学分析,总结出倒三角形钢管拱桁架在静力荷载作用下的应力分布及变形特点,可供类似工程参考。     

北京理工大学体育馆钢结构的安装

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖采用主桁架拱悬吊屋面桁架的结构形式,主拱是由钢管桁架组成的截面形式为平行四边形的圆弧拱,屋架采用由钢管组成的倒三角形曲线桁架。通过对钢结构主拱和钢桁架的深化设计、构件加工和施工安装各阶段的质量管理,介绍北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖部分的质量控制主要过程。     

超大跨度空间异形拱桁架支撑体系的设计与应用

哈密市民服务中心项目廊桥主拱为大跨度空间异形四角桁架,跨度110m,构件截面大,结构造型复杂,施工采用分段拼装、跨外吊装的方法。依据项目结构特点,本文设计一套新型支撑胎架体系,为超大跨度拱桁架安装及卸载提供有效保护。并采用通盘设计的理念,在各阶段使深化设计、制造、安装和卸载方案相互作用并优化,解决异形桁架拼装、低温焊接等问题,大大提高施工精度和施工工效。     

大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥设计

泸溪武水大桥为大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥,主拱采用钢箱-混凝土组合拱,主梁采用钢管混凝土桁腹与混凝土桥面组合梁。钢箱拱肋的拱脚节段部分采用钢箱内灌注混凝土组合结构、拱肋其他节段部分采用内空钢箱结构。桥梁设计根据组合琴拱桥理论,合理调整拱轴线,改变拱肋截面大小,拱圈灌注混凝土,可减小拱脚水平推力、节省水平系杆;充分发挥组合材料的力学性能,增加拱肋刚度,增强主拱横向稳定性;提高截面的结构效率,有效减轻桥梁自重,提高桥梁结构耐久性。该桥方案设计实现了大跨度异型拱桥力学与美学的统一。针对大跨度拱桥水平推力、横向稳定、施工安装3大关键技术难题,提出新的解决思路和技术方法。对于主桥结构采用MIDAS/Civil空间有限元分析程序进行分析,结果表明:结构整体刚度好、结构稳定性好。     

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。     

渭南市体育场大跨度钢结构屋盖设计

渭南市体育场钢屋盖是由主、副两道拱形桁架支撑组成的空间管桁架结构体系。钢结构屋盖与下部钢筋混凝土看台部分完全脱开。东、西看台屋盖呈两片单独的梭形,计算跨度为290m,结构最高点距地面约63.5m。节点以相贯节点为主,拱脚采用铸钢节点。利用MIDAS软件对结构进行各工况下的静力分析,结果表明,结构应力、位移满足设计要求;对结构进行整体稳定性分析,结果表明,结构对初始缺陷不敏感,具有较好的整体稳定性;此外,还对相贯节点、铸钢节点进行有限元分析,对钢结构杆件应力、变形进行了卸载监测。     

纯压圆弧形钢管桁架拱平面内稳定性能及设计方法

目前针对钢管桁架拱平面内稳定性能及承载力的研究较少,缺少相应的设计方法。提出了钢管桁架拱截面剪切刚度表达式,考虑剪切变形的影响推导了纯压两铰圆弧桁架拱屈曲荷载的简化计算公式以及换算长细比表达式。基于有限元方法,全面分析了截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角及腹杆截面尺寸等不同参数对平面桁架拱和空间桁架拱弹性屈曲性能的影响,结果表明采用简化公式与有限元分析结果吻合良好。借鉴实腹拱和格构柱的稳定设计方法,采用大挠度弹塑性有限元法系统研究了平面及空间纯压桁架拱的相关稳定承载力,发现节间弦杆长细比与桁架拱整体长细比的比值是衡量局部稳定对整体稳定影响的关键参数,在此基础上提炼出纯压桁架拱的相关作用影响系数,并拟合得到了纯压桁架拱的稳定设计曲线,从而为一般荷载作用下压弯桁架拱的稳定承载力的设计奠定了基础。     

拱-桁架复合结构性能分析、设计与应用

简述了拱-桁架复合结构的基本概念,进而针对深圳市某拱桥施工过程中桥台出现较大位移、拱肋侧向失稳和竖向变形过大等现象,通过有限元分析确定了出现上述现象的原因,进而提出了弦支结构和拱桁架结构等两类加固方案,并通过对比分析,确定了采用拱-桁架复合结构加固方案。通过参数化分析确定了上弦截面和腹杆截面等参数对于拱-桁架结构受力性能的影响,并确定了适用于该工程的结构布置,进而对加固结构方案的关键节点进行了设计,从而为拱-桁架结构在工程中的应用提供了新的思路。     

北京理工大学体育馆钢结构与混凝土支墩承载力分析

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖采用了主桁架拱悬吊屋面桁架的结构形式,主拱是由钢管桁架组成的截面形式为平行四边形的圆弧拱,屋架采用由钢管组成的倒三角形曲线桁架。首先利用有限元法,分析钢屋盖在不同荷载组合工况下的内力和变形;其次对在结构中起重要作用的主桁架拱,进行弹性屈曲分析及弹塑性极限承载力分析,以评价主桁架拱承载力的安全储备;最后针对主拱混凝土支墩在施工中出现的裂缝问题,进行较为精确的数值分析,并讨论在不同荷载条件下的应力和裂缝分布。     

北京理工大学体育馆钢结构与混凝土支墩承载力分析

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖采用了主桁架拱悬吊屋面桁架的结构形式,主拱是由钢管桁架组成的截面形式为平行四边形的圆弧拱,屋架采用由钢管组成的倒三角形曲线桁架.首先利用有限元法,分析钢屋盖在不同荷载组合工况下的内力和变形;其次对在结构中起重要作用的主桁架拱,进行弹性屈曲分析及弹塑性极限承载力分析,以评价主桁架拱承载力的安全储备;最后针对主拱混凝土支墩在施工中出现的裂缝问题,进行较为精确的数值分析,并讨论在不同荷载条件下的应力和裂缝分布.     

钢管空间桁架屋盖体系在某船舶工业厂房中的应用

本介绍了某船舶工业厂房空间钢管空间桁架屋盖的设计。钢管桁架屋盖体系具有结构简单、节省钢材、使用合理、易维护等优点。该工程中采用了51m跨度钢管空间桁架，采用有限元软件Ansys分析了在各种工况下空间桁架的内力和变形；中介绍了空间桁架支座及跨中节点设计；研究了钢管空间桁架弦杆次应力的影响。     

浅析异型铸钢件进场验收方法

延安新区全民健身运动中心项目体育场罩棚为大跨度空间结构,其中主拱为钢管桁架,跨度256m,桁架弦杆均采用大截面钢管,拱脚处采用铸钢节点,该节点为管类组合异型体,且质量大,给铸钢件的进场验造成很大困难。本文主要以该项目铸钢件的形状、特点进行介绍,详细描述该铸钢件检查验收过程,分析并研究异型、重型铸钢件主要控制的点,利用全站仪、CAD等软硬件设施对所采集的数据进行对比检测,不但有利于后续安装,且对同类型构件的进场验收方法具有很好的借鉴意义。     

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。