济南东站复杂双曲面屋盖结构方案比选及分析

济南东站屋盖为全覆盖复杂双曲面落地拱结构体系,屋盖跨度为122～156m,长度为406.6m。为满足建筑构想,通过线型比选确定抛物线作为双曲面的线型,采用数学解析方程定义双曲面抛物线拱。考虑技术指标以及经济性,对比了屋盖4种支撑体系,最终确定了10.2m标高处增加立柱方案。分析表明屋盖结构的稳定满足规范要求,结构刚度较大,用钢量指标经济性较好。该方案屋盖最大跨度为156m,刷新了国内高铁客站的结构跨度,为以后类似高铁客站屋盖结构的设计提供了参考。     

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。     

屋盖拉索-拱梁钢结构滑移施工技术

某会展展馆屋盖结构为拉索-拱梁结构体系,支座为成品固定球铰支座,拱梁为日字形截面,跨度为63 m,结构形式新颖,拉索-拱梁安装时结构变形控制要求高。结合工程实际情况,拟采用"液压累积滑移"施工技术,同时采用有限元软件进行施工模拟分析,拱梁两端水平位移较小,确保了滑移施工过程拱脚侧向变形可控。     

混凝土折板形柱面网壳结构静力性能的参数化分析

通过等分柱面后,采用密肋平板交汇出混凝土折板形柱面网壳.基于有限元原理求解结构内力和挠度,并在此基础上考虑矢跨比及主拱、脊线、肋刚度和屋面板厚度等因素影响进行静力性能的参数化分析.结果表明,主拱是主要传力结构,脊线及平向肋内力较小,端隔在固支条件下主要由上弦传递荷载,边梁为双偏心受力构件,结构刚度主要由密肋平板控制.过大的矢跨比反而不利于结构刚度和强度控制,建议结构矢跨比不大于1/6;脊线刚度对结构整体刚度和承载力几乎没有影响,脊线截面高度可按构造确定.主拱刚度增加有利于调整结构的内力分布并提高屋盖的整体刚度,主拱截面高度可取屋盖跨度的1/80～1/100.肋刚度的提高有利于大幅度提高屋盖整体刚度,但对主拱内力影响较小,肋截面高度可取屋盖跨度的1/100～1/80.不建议采用过厚的屋面板.     

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。     

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。     

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。     

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。     

某工程单向张弦梁屋盖结构设计的改进探讨

某工程单向张弦梁钢屋盖结构的预应力拉索截面较大,安全系数偏高;预应力拉索交于格构式拱下弦,传力偏心;支座采用超大型铸钢节点,加工制造复杂;屋盖满布水平交叉支撑,使结构用钢量偏大.针对这些问题,本文进行两种计算模型的分析比较,结果表明,拉索交汇于格构式拱端部形心,可显著改善杆件受力性能,减少支座尺寸和重量.最后提出了设计改进建议,以供类似工程结构设计时参考.     

吉林省速滑馆悬索-拱屋盖结构设计

吉林省速滑馆是2007年第六届亚冬会的主场馆,其屋盖是一个预张力悬索-拱体系,悬索跨度近95m,悬索与拱梁之间设置“之”字状的吊索。悬索水平拉力的平衡体系由桅杆外侧的背拉索、接地索、水平撑杆、斜撑杆或屋顶锚固索组成。这种组合结合了悬索结构和拱结构的优点,悬索增加了拱的平面内稳定性能,同时减小了拱脚水平推力;拱提高了悬索的面内刚度,有效减小荷载作用下特别是非对称荷载作用下的结构变形。介绍了该体系的结构特点、初始预张力确定、动力特性、荷载作用下的力学性能,以及主要节点构造等。     

绍兴体育会展馆刚接张弦桁架设计研究

绍兴体育会展馆屋盖结构为梁端刚接张弦桁架,与梁端简支的普通张弦梁在受力特点上有较为明显的区别,故其拉索布置应有所区别。研究表明,不同预应力索端节点位置对张弦桁架内力、整体稳定都有较为明显的影响,对竖向位移影响较小,几乎不影响结构整体动力性能。综合分析后得出了最佳索端节点位置。深入对比三种典型横向支撑系统布置方式的静力、动力及屋盖整体稳定性能发现,间接连续布置的横向联系桁架对屋盖结构整体的综合性能最为有利。     

装配式混凝土夹芯拱形屋盖施工阶段力学性能研究

为探究装配式混凝土夹芯拱形屋盖在各典型施工阶段不同支承条件下的承载机制,借助有限元方法对夹芯拱形屋盖在构件存放、起吊及安装等3个典型施工阶段的5个工况进行了应力、变形及支反力分析。结果表明：小跨度混凝土夹芯拱形屋盖整体刚度大、承载力高,在构件装配施工时可适度采取支护措施;拱形屋盖结构在起吊施工阶段应力水平高、变形发展充分,应重点关注拱顶混凝土开裂及拱脚变形;两铰拱支承条件下夹芯拱形屋盖内力水平低,各拱脚支承反力值差异小。     

采用拱形刚架的大跨度喷漆机库结构设计

天津空客A330喷漆机库平面布置呈凸字形,屋盖悬挂大量风管、喷淋、检修等管线设备,中部设6台大吨位悬挂升降喷漆平台,运行工况复杂,对屋盖变形要求很高。比较了72 m跨拱形刚架不同拱脚方案,并通过调整支撑布置和刚度保证结构规则性和整体性;设置纵向桁架来控制刚架间变形差以满足喷漆平台严格的屋盖变形要求;通过控制施工过程,降低刚架峰值应力和水平反力,并专门设计了相应连接节点;介绍拱脚处基础设计和水平推力处理方法。     

拱型波纹钢屋盖下部支承结构的设计与分析

主要针对拱型波纹钢屋盖结构的钢与混凝土两种下部支承结构在实际设计中的问题和影响因素等问题展开分析。根据拱型波纹钢屋盖结构的受力特点,建立了下部结构的计算模型。算例分析表明:跨度、矢跨比对拱脚水平推力影响均较大;矢跨比较大、柱高较小或柱距6m左右时,拱型屋盖下部采用钢结构较经济,而对于小跨度(尤其是跨度为18m左右)时,采用钢支承结构不够经济。建议通过梁端加肋或采用箱形截面钢梁减小拱脚水平推力的扭转影响。此外,按照悬臂梁对称配筋的方式对下部混凝土柱进行设计较简单方便且误差很小。     

山西大同御东文化区美术馆钢结构屋面结构设计

在大同美术馆钢结构屋盖项目中,钢结构屋盖主要采用双层网架结构,融合了拱桁架和折板体系的设计理念,把拱桁架和折板有效的搭接,形成一个整体的稳定的结构体系。主要借助SAP2000整体计算和编制的Excel后期数据处理功能,参考了中国和欧洲钢管结构规范,完成钢管结构杆件和节点设计。在复杂的钢结构设计中,能够尽可能的参考既有规范,简化计算模型,而非复杂费力的有限元分析同样能够取得有效的结果。     

混凝土折板式密肋拟扁壳的静力性能分析

混凝土折板式密肋壳是由若干块密肋平板在脊(谷)线处交汇而成的新型空间结构,本文以其中的折板式密肋拟扁壳为研究对象,考虑结构矢跨比、脊线刚度、边缘桁架上弦刚度和密肋梁刚度影响,在点支承条件下采用有限元法进行竖向荷载作用下的静力性能分析。结果表明:密肋平板在屋盖中具有拱效应,边缘桁架上弦是屋盖的主要传力构件;屋盖整体刚度随矢跨比提高而增加,过低的矢跨比会增大结构轴力,并显著增加边缘桁架上、下弦的弯矩,建议矢跨比不宜小于1/6;脊线刚度改变几乎不影响结构静力性能,脊线截面高度可取屋盖跨度的1/50~1/30;增大密肋梁刚度能明显提高结构整体刚度,改善脊线和边缘桁架的内力分布,密肋梁截面高度可按结构跨度的1/60~1/35确定;边缘桁架上弦刚度对结构整体刚度和密肋平板内力的影响较小,其截面高度可与脊线截面高度相同。     

龙华文体中心体育馆钢屋盖结构设计

龙华文体中心体育馆屋盖水平跨度大,造型复杂,柱位分布不均。为使整体约束趋于均衡,对支承柱位进行了方案比选,优化减少了支承柱数量。为解决在恒载及温度荷载作用下的水平位移引起的支座力过大的问题,采用了可部分滑移的抗震球铰支座,并通过计算确定了合理的支座水平刚度。基于网架体型复杂大悬挑的特点,对结构进行了稳定性及抗连续倒塌分析。给大跨度幕墙提供侧向支撑,屋盖网架局部变为3层,增加与幕墙连接并适用网架受力的节点。采用有限元软件模拟分析了支座节点受力性能,验证支座节点在多向复杂受力状态下的安全性。为保证安全可靠,进行了结构上下部分整体模型的多软件对比。结构表明,在各种设计荷载作用下,屋盖结构满足规范要求。     

鄂尔多斯东胜体育场巨型拱索结构设计优化

鄂尔多斯东胜体育场的巨拱与水平面垂线倾斜6.1°,采用中承式拱桥的设计理念,通过巨拱的23组钢索牵拉屋盖,使得大跨度屋盖的刚度显著提高,桁架高度有效降低,受力合理。通过对圆弧、2次抛物线、8次抛物线和三铰拱轴线的弯矩分布进行分析比较,选择三铰拱轴线作为巨拱的初始轴线。考虑活动屋盖位形影响,将全开与全闭状态索力的平均值作为加载工况,使巨拱偏心弯矩最小,经过迭代计算与样条插值处理后,最终确定巨拱的轴线坐标。屋盖桁架布置与巨拱、钢索和谐统一,钢索对屋盖形成多点支承,满足活动屋盖运行对轨道刚度的要求。在不同荷载组合工况作用下,结构变形与杆件应力均满足规范相关要求,钢索不会发生破断或松弛,结构整体稳定性能优越。在巨拱邻近拱脚部分弦杆采用钢管混凝土构件,可以显著提高其抗震性能。断索分析结果表明,与断索同侧的相邻钢索的索力增加较为明显,对其他钢索、巨拱和屋盖杆件的影响较小,可以满足结构安全以及钢索更换要求。     

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.     

枣庄体育场索桁屋盖结构设计关键技术研究

枣庄体育场屋盖体系通过径向索连接承受拉力的内环索和受压的外环梁,从而形成整体自平衡体系。首先利用ABAQUS软件的几何非线性算法对屋盖结构进行找形分析,通过增加内环斜拉索的办法实现内环较大马鞍形高差。设计了自锁式索夹节点以抵抗节点不平衡力,利用风荷载组合工况对屋盖索进行优化,编制优化程序,对内环索夹节点进行有限元优化分析,对屋盖结构进行双非线性极限承载力分析。结果表明,结构稳定性满足要求。研究成果对全张拉场馆结构设计具有重要参考价值。