复旦大学正大体育馆钢屋盖结构设计

复旦大学正大体育馆钢屋盖采用了拱-索-空间钢桁架的结构体系,受力复杂。利用ANSYS软件,较真实地模拟屋盖的边界条件和支座刚度的影响,分析了拉索的初始预拉力取值。对屋盖进行了动力特性、抗震性能及整体稳定性分析,结果表明,结构低阶振型以水平振型为主,拉索预拉力对结构的内力影响较小,结构具有较好的抗震性能。     

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。     

约束条件对天津极地海洋馆网壳结构性能的影响

天津极地海洋馆钢结构屋盖根据仿生学原理模拟鲸鱼的外形。"鲸鱼"身长275m,宽117m,高45.6m,采用双层网壳结构模拟;尾部背鳍高69.4m,采用空间管桁架结构模拟。通过对其屋盖钢结构主体的有限元分析,主要研究了双层网壳结构在弹性支座和固定铰支座两种不同约束条件下的静力性能、动力特性和抗震性能,分析支座刚度对网壳结构性能的影响。相比固定铰支座,弹性支座可以明显地改善屋盖双层网壳结构的力学性能,对相关课题研究及工程设计具有一定的理论价值与实用意义。     

大剧院上下结构共同工作对钢屋盖抗震性能影响分析

河南艺术中心大剧院是屋盖为81m×108m大跨度钢结构,下部由主台、后台、观众厅三个混凝土结构单元组成的复杂结构体系。采用仅考虑上部钢结构、上下结构共同工作的整体结构、改变上下结构连接的滑动支座约束刚度等不同结构计算模型,进行小震作用反应谱分析、大震作用动力弹塑性时程分析。结果表明,下部结构刚度以及支座约束刚度对屋盖钢结构自振周期、地震作用总水平剪力、水平位移、支座反力影响均超过10%;在罕遇地震作用下对结构塑性铰分布有明显的影响。屋盖钢结构抗震安全性能设计应考虑上下部共同工作影响。     

安阳文体中心体育场结构设计

安阳文体中心体育场为4万座乙级体育场,采用混凝土框架看台、悬挑桁架罩棚。结合相关规范要求,从结构体系、概念设计、抗震性能设计等方面对复杂结构设计相关问题进行着重论述,采用多种结构有限元计算软件对屋盖和整体进行弹性、弹塑性分析,对屋盖的分叉柱支座铸钢节点进行了有限元分析,对超长混凝土看台进行了合理处理、释放温度应力。计算表明,通过合理地布置结构体系,采取适当的构造措施,可实现建筑形态和功能、满足结构的抗震性能要求。     

国家网球馆“钻石球场”结构设计

国家网球馆"钻石球场"是一座带有开合屋盖的现代化体育建筑,看台采用现浇钢筋混凝土结构,外立面16组V形柱与环向框架及48榀径向框架共同构成抗侧力体系。为了防止基础在地震作用下发生破坏,在主体结构外立面的底部设置环形承台,从而使基础的抗震性能显著提高。固定屋盖在活动屋盖移动范围内为双层平面网格结构,活动屋盖的移动范围以外为三层网格结构,并通过设置4组中间支承点,有效增强了屋盖刚度,有利于活动屋盖平稳运行。为了避免支座出现上拔力,在屋盖结构卸载以及所有荷重施加完毕后最终固定部分支座。在进行空间结构网格布置时,充分考虑其受力特点,对屋盖开口周边、尤其是轨道桁架部位进行了加强。采用部分杆件之间搭接焊的方式有效减小焊接空心球直径。固定支座安装严格控制在设计合拢温度要求的范围内进行,避免出现过大的正温差或负温差。     

天津大剧院结构设计

介绍了天津大剧院工程结构设计过程,主要包括结构体系和抗侧力体系确定、结构计算分析、抗震设计、大跨度钢结构屋盖的支座选型及布置原则、波纹钢板应力蒙皮抗扭桁架设计及双向正交钢桁架结构的材料选择与节点构造、悬挂结构竖向振动分析等内容。多道抗震设防的概念以及重要构件基于性能设计的理念在结构设计中得以贯彻。     

超限大跨空间结构的工程设计实例及相关管理规定

工程设计采用可开启活动的大跨屋盖结构体系,属于非常用空间结构形式,为保证结构的安全性,避免抗震性能差、受力很不合理的结构体系被采用,对超出适用范围的大型建筑屋盖结构和与开闭功能有关的设计需报抗震设防专项审查进行专门的抗震性能研究和论证。     

延安大剧院结构设计

延安大剧院主体采用框架-剪力墙结构,双向超长,屋盖采用双向双层网架结构,并充分考虑风荷载和温度变化的影响。屋盖网架采用单体模型和整体模型分别计算的方法,取包络结果进行设计。框架柱(梁)上设置板式橡胶支座及成品双向滑动抗震铰支座,作为网架的支座,其有效减少了网架与主体之间的相互约束,使用效果良好。对转换柱、梁、桁架进行性能设计,提高抗震构造措施,保证其安全可靠。对于大悬挑和大跨度的混凝土构件,加设预应力筋,减少挠度和裂缝。根据分析结果,结构设计合理,可供设计参考。     

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖弹塑性时程分析

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖为复杂大跨空间结构。采用有限元分析程序ANSYS对航站楼主楼包含下部混凝土框架和上部钢屋盖的整体结构进行了罕遇地震下三向地震波输入的弹塑性时程分析,跟踪了钢屋盖的位移、关键构件应力、内力历程等动力反应,并加以分析比较,考察钢屋盖的弹塑性发展历程。根据分析结果对钢屋盖结构的抗震性能进行了评价,认为钢屋盖结构具有良好的抗震性能。     

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层（局部3层）正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明：采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。     

张家界马戏城主馆带悬挂子结构的弦支穹顶屋盖抗连续倒塌分析与评估

张家界马戏城主馆屋盖是国内少见的带有大质量悬挂子结构的弦支穹顶屋盖,对其屋盖进行抗连续倒塌性能评估,先对结构进行了杆件敏感性分析,确定结构重要构件,然后采用替换路径法分别拆除弦支穹顶、子结构的重要构件,对屋盖结构进行了非线性动力分析。结果表明：拉索及支座处径向桁架下弦杆是整个屋盖的重要构件;拆除外圈环索引起的结构整体响应最剧烈,拆除靠近支座径向桁架下弦杆会引起结构较明显的局部响应;子结构中,悬挂于径向桁架上弦的矩形格构柱沿柱截面失效,会使楼面梁局部变形过大,所有拆除工况均不会引起屋盖结构的倒塌;该带悬挂子结构的弦支穹顶钢屋盖冗余度高,具有较强的抗连续倒塌性能。     

沭阳体育场看台顶棚结构设计

沭阳体育场建筑造型优美,下部主体为钢筋混凝土结构,看台顶棚屋盖为钢结构,顶棚屋盖采用空间桁架结构体系,主桁架最大悬挑21.88m。针对其悬挑大、形状不规则的特点,文章详细阐述其结构布置,并利用有限元软件对屋盖结构进行受力、变形、模态和屈曲分析,探讨上下部结构协同工作对屋盖抗震性能的影响。     

宁波国际会议展览中心大跨度钢结构设计

宁波国际会议展览中心主展厅大跨度屋盖支承条件复杂，风荷载效应显著。通过风洞试验确定屋盖的风压分布情况，在网壳结构的部分钢管中填充混凝土以平衡部分风吸力。采用抗震球形钢支座克服支座相对位移对屋盖结构产生的影响。小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系，在展厅巾部设置了四肢钢管组合柱，从而有效地减小了屋盖的跨度与高度。为了适应大跨度屋面温度变形的要求，采用了滑板式聚四氟乙烯橡胶支座。     

双层球面网壳屋盖结构的摩擦摆层间隔震研究

为了深入研究摩擦摆(FPS)隔震网壳结构的抗震性能,将这种隔震装置用于双层球面网壳结构的层间隔震。首先介绍了FPS支座的减振原理,建立了层间隔震网壳结构的运动方程。通过层间隔震双层球面网壳屋盖模型在三向地震作用下的时程分析,全面考察了屋盖结构、支承结构和FPS支座的地震响应。研究结果表明,FPS支座有利于保护整体结构,可有效地应用于球面网壳屋盖结构的层间隔震。     

钢桁架屋盖结构抗火设计实用方法

钢桁架结构作为大空间建筑屋盖结构常用的形式之一,其火灾下的承载能力对于保证大空间建筑屋盖结构在规定耐火极限内的安全性至关重要。采用有限元数值分析方法和结构力学理论分析,对桁架屋盖在多参数影响下的抗火性能进行了研究,发现平面外支座约束条件、火源位置及结构荷载比是影响钢桁架结构抗火承载力的关键因素;桁架屋盖体系中的支撑构件在火灾下失效会使桁架平面外支座约束方式产生变化,从而影响上弦杆件平面外抗火承载力;基于整体结构受火性能,提出了钢桁架屋盖抗火设计实用方法,该方法有助于明确临界温度法或承载力法中相关参量的取值,为基于计算评价桁架屋盖结构在大空间建筑火灾下的抗火性能提供科学的依据。     

承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构抗震性能研究

为了深入探索承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构的抗震性能,针对上海旗忠森林体育城网球中心开闭钢屋盖与预应力混凝土看台组成的结构体系,继振动台模型试验后,采用弹塑性有限元分析,对比研究了主振型为扭转的结构体系的反应特点、屋盖闭合与开启状态对预应力结构抗震性能的影响、闭环式倒锥台空间框架结构体系的弹塑性地震反应规律和破坏模式。研究发现:屋盖的不同状态影响结构的振动特性和地震反应;以扭转为主振型的闭环式看台结构在水平地震作用下的响应模式为平动形式;预应力看台结构罕遇地震后的整体性能良好;闭环式倒锥台空间框架构形限制了大震下结构的侧移,相对于平行式框架,能提高对重力荷载的抗倒塌能力。本研究增进了对有开闭屋盖的结构体系及闭环式框架结构体系的抗震性能认识,有助于这类结构的设计。     

北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。     

银川大阅城商业综合体结构设计

银川大阅城是在大底盘上建造的有高层办公、酒店和小高层商业的综合体建筑。小高层商业平面内设置步行天街、阳光大厅,造成平面开洞较多,结构形式选用抗震性能较好的钢筋混凝土框架-抗震墙结构体系。高层建筑结构形式选用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。大跨度不上人屋盖采用钢结构轻质屋面和单层网壳结构。上人屋盖采用钢梁和钢筋桁架楼承板屋盖体系。同时进行高低建筑之间沉降差的分析和处理及超长地下室结构的无缝设计。     

镇江大港体育馆钢结构设计

镇江大港体育馆钢屋盖采用变高度管桁架结构体系,其屋盖和墙面组成一个整体,在充分考虑建筑空间要求与结构传力特点的基础上,优化布置次桁架和支撑体系,加强了管桁架结构体系的空间受力性能。通过灵活布置铰支座、X向弹簧支座、Y向弹簧支座和双向弹簧支座四种形式的支座,保证钢结构整体刚度和受力性能处于最优状态。