大跨度屋盖结构模型设计与分析

全国大学生结构设计竞赛,是一项培养参赛队伍创新能力、实践能力、团队意识以及综合能力的学科竞赛,逐渐成为土木工程专业学生的重要实践教学平台。结合竞赛题目分析模型所受荷载特点,针对大跨度屋盖结构进行设计、试验,并利用MIDAS软件进行受力分析,所得结果能够反映结构的实际受力状态,对模型选型和结构优化有一定的参考价值。模型制作应选取外观、韧性等较为接近的竹材,综合试验和受力分析结果对模型进行制作,在杆件薄弱拼接节点和竹材天然节点处进行补强。     

大跨度屋盖结构选型及优化设计分析

为了进一步探索大跨度屋盖结构的选型及优化过程,依据第十二届全国大学生结构设计竞赛赛题,借助有限元软件SeismoStruct对预先设计好的大跨度屋盖结构进行选型和优化,研究了大跨度屋盖结构的承载能力、变形能力与结构构件尺寸和节点位置之间的关系。结果表明,节点位置直接影响杆件受力,从而影响结构的承载能力和变形能力。构件尺寸直接决定构件的刚度,进而影响结构的承载能力和变形能力。可见大跨度屋盖结构受力复杂,对其选型本质上就是选取结构简单、传力途径明显,在多工况荷载组合下受力合理的结构。对选出的模型进行优化实质上就是通过改变节点构造、节点位置和构件的尺寸大小等方式促使结构达到高承载、低变形的效果。     

大跨度铁路站房屋盖结构风洞试验与等效静风荷载研究

以哈尔滨西客站站房屋盖结构为研究对象,采用刚性模型同步测压风洞试验对建筑表面的平均及脉动风荷载进行测定,结合本征正交分解技术对风压场进行重构及预测,解决了风压测点与结构有限元模型节点的不匹配问题。分别建立整体结构和屋盖结构有限元模型,利用时程分析方法考察了下部结构对风致响应的影响,研究表明下部结构会导致屋盖结构的刚度弱化,建模中忽略下部结构可能导致对屋盖结构位移和内力响应的低估。引入多目标等效静风荷载分析方法,以结构在风荷载作用下的最大动力响应为控制指标获得针对多个等效目标的静风荷载分布,并对等效结果进行了验证,结果表明该方法可以实现以少量静风荷载分布形式实现所有响应均与动力极值响应等效。     

大跨度拉索穹顶轻型结构的设计

1　概　述拉索穹顶(ＣａｂｌｅＤｏｍｅ)是一种结构效率极高的全张力体系(ＴｅｎｓｉｌｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙＳｙｓｔｅｍ),是近几年发展起来的大跨空间结构体系,由于跨度可以很大,故特别适合于体育竞赛场馆及人工小区。整个索穹顶结构除少数压杆外都处于张力状态,所以能?..     

大跨度钢屋盖施工与结构同步验算应用技术

无锡太湖国际博览中心二期工程的平面尺寸、空间跨度较大,通过比选,采用“楼面设临时支撑、起重机跨外分段吊装、屋盖分榀卸载”的施工方法,通过有限元计算软件建立结构模型,模拟实际施工过程中的关键状态,验算过程所反馈的应力、变形及其他数据,解决了实际施工的问题。     

某多功能剧场大跨度预应力次梁屋盖结构设计

本文阐述了某多功能剧场屋盖结构大跨度预应力次梁和非预应力框架主梁的设计要点,及一些细部处理方法。     

大跨度屋盖结构抗风研究现状分析

对大跨度屋盖结构抗风研究现状进行分析,分别阐述相关风振响应计算方法和静力等效风荷载方法,并对其存在的问题进行分析.     

大跨度屋盖围护结构风荷载计算探刮——对某体育馆屋面破坏的结构计算分析

结合一般大跨屋盖结构风灾破坏的特点,对某体育馆屋面围护结构风荷载作用的计算进行了分析,并对大跨度屋盖围护结构的实用计算重点提出看法。     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载方法及应用

结构风致振动是控制大跨度屋盖结构设计的主要因素。大跨屋盖结构模态密集,风致振动有多模态参与并受模态交叉项影响的特性,这给建立大跨度屋盖结构等效静力风荷载的计算方法带来了很大的困难。本文基于计算共振分量的修正SRSS法,将LRC法和考虑模态耦合系数的惯性风荷载法相组合来表示等效静力风荷载。本文的方法能考虑模态之间相互耦合的情况,给出的等效静力风荷载具有明确的物理意义。最后将该方法运用于一个实际工程,检验了计算方法的精度。计算结果表明,本文方法和CQC法得到的响应值非常接近,最大误差约为3%,相对而言SRSS法的计算误差较大。     

大跨度屋盖结构的多级抗风设计

结合风灾破坏的实地调查结果,对我国荷载规范中基本风压的取值规定进行了探讨;借鉴建筑抗震设计标准和规范,提出适合于大跨度屋盖的多级抗风设防标准和设计方法,并结合北京奥运乒乓球馆屋盖结构进行了抗风分析,得到的主要结论是:基本风压的取值决定了建筑物抗风设防的标准;现行规范中我国部分地区的基本风压取值有所偏低;对于大跨度屋盖结构而言,可以引入抗震设计思想和方法,进行多级抗风分析与设计。最后探讨了一些适合大跨度屋盖的抗风概念设计方法,以供设计和建造时参考。     

大跨度复杂屋盖结构风荷载的大涡模拟

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(Discretizing and Synthesizing Random Flow Generation)[1]模拟风场实际的湍流边界条件,采用一种新的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的亚格子模型[2],基于Linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,对深圳新火车站进行了数值风洞模拟。并将屋盖的平均风压、脉动风压计算结果与风洞试验数据进行了比较,表明数值模拟很好地反映了大跨度屋盖表面风压的分布情况,由其得到的风压系数与风洞试验数据有较好的吻合。表明本文的DSRFG方法以及新的大涡模拟亚格子模型的数值模拟技术是一种很好的预测大型、复杂结构表面风荷载的有效方法。并为进一步发展在复杂湍流环境下大跨度屋盖结构的风荷载数值风洞技术提供参考。     

大跨度屋盖气弹模型风洞试验需要满足的相似条件

参照经典流体力学流动相似准则的推导方法,针对大跨度屋盖详细推导了结构动力相似准则,并对各相似准则进行了细致的讨论及取舍,总结出大跨度屋盖气弹模型风洞试验需要满足的相似条件.同时本文特别论证了大跨度屋盖气弹模型风洞试验可以不模拟傅罗德数相似准则,这将在很大程度上简化模型的设计和制作.最后以具体的应用实例进行了验证.     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验研究

介绍了某体育会展中心会展馆和体育场的大跨屋盖系统模型风洞试验的概况和主要试验结果,通过分析典型测点方法详尽研究了挑篷上平均风压和脉动风压的分布,讨论了脉动风压对总设计风荷载的贡献,并对比了计算围护结构风荷载的规范方法和统计方法;结果表明,正面迎风时,体育会展馆和体育场屋盖边缘的平均风压和脉动风压系数均较大,采用规范方法算得的会展馆围护结构风荷载大部分小于采用统计方法算得的风荷载,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于采用统计方法算得的风荷载,在大跨屋盖设计中应分区域选用两者中较大值作为风荷载设计标准值。     

Design of a shaking table test box for a subway station structure in soft soil

A reasonable choice of structure of a model box is significant for a shaking table test to be successful in geotechnical engineering. A model box has been designed for the shaking table test of a subway station structure in the soft soil of Shanghai in the paper. The reasonable geometric similarity scale of the subway station structure has been determined by a 3-D dynamic analysis under the action of lateral equivalent static loading. The shape, size and structure of the model box are chosen by considering all the involved factors comprehensively. The shape of the box is similar to that of a typical station structure, and the ratio between the plane dimension of the model ground and that of the model structure is big enough to reduce the influence of boundary condition effectively. The structure is strong enough to avoid being demolished by shaking during a test. The contact conditions between the model soil and box are clear to help the data gained from the test well fit that from numerical analysis. The total weight of the model soil and box is less than the bearing capacity of the shaking table apparatus and there is no resonance between the model soil and box. The results show that the model box can be used to simulate the dynamic response of a subway station structure very well, so it provides a firm foundation for the success of the shaking table test of a subway station structure. Translated from Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2004, 26(1): 75–78 [译自: 岩土工程学报]     

单层折面空间网格结构风荷载特性及等效静风荷载研究

对单层折面空间网格结构的表面风压分布和风振响应特性进行研究,采用荷载 响应相关法(LRC)与惯性力法计算结构的等效静风荷载,并分析了其计算精度,结果表明：在迎风面的体育场屋盖部分,气流在经过迎风面屋盖檐口后发生明显分离,形成漩涡,此处的平均负风压和脉动风压最大;整个屋面的绝大部分表面风压都表现为负压。增加肩谷环后,结构横向刚度提高较大,结构的1阶和2阶振型由原来的结构整体水平振动变为罩棚前端内环端部的局部竖向振动;在单层折面空间网格结构的风振响应中,参与结构振动振型较多,需要考虑多阶振型影响,且参与结构振动的主要为低阶振型;在脉动风荷载作用下各振型耦合作用较小;用LRC与惯性力法得到的单层折面空间网格结构等效静风荷载,计算精度可满足工程要求。     

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。     

计算机技术在大跨度屋盖结构风洞试验数据处理中的应用

针对风洞试验数据处理的复杂性,利用ObjectArx,SAP2000 API以及VC++与MATLAB混合编程技术开发了大跨度屋盖结构风洞试验数据处理系统。系统将MATLAB软件强大的数值分析和图形显示的能力内嵌到VC环境中,用VC友好的人机交互界面实现了大跨度屋盖结构风洞试验数据处理和图形显示一体化,并借助SAP2000API实现了对SAP2000前处理的二次开发,极大地提高了风洞试验数据处理的效率。最后,以北京铁路枢纽丰台站风洞试验数据为例,对该数据处理系统进行了应用验证。     

大跨双层屋盖结构风洞试验与风振响应研究

对南太湖湿地奥体公园复杂体型体育场双层屋盖结构进行了风荷载的风洞试验与风致动力响应研究。屋盖由高低两个开口椭圆屋面叠合而成,两屋面之间设置观光走廊。利用风洞模型试验测定了双层屋盖上下表面的平均和脉动风压时程数据。通过计算分析得到了屋盖结构局部测点的极值风压以及平均风荷载整体合力与最不利风向角。然后基于有限元方法对该屋盖进行了风振响应的动力时程分析,获得了结构风振系数、等效静力风荷载的分布图以及考虑风振效应的最不利风向等数据和结论。     

深圳大运中心体育馆整体钢屋盖模型试验加载方案研究

针对深圳大运中心体育馆屋盖1∶10整体模型加载试验,设计了多级分配梁和千斤顶相结合的加载系统。由于该试验的加载点众多,而各点的加载幅值分布不均,采用了虚拟约束法快速确定了各加载点的荷载分布。为了在加载系统中考虑分配梁自身的重量,采用了多次迭代确定了每一级分配梁的力臂。设计的多级分配梁能够紧凑地布置在模型结构的下部空间内。通过将加载系统和模型结构一起建立在计算模型中,检验了所设计加载系统的效果。数值计算和试验结果均表明,所设计的加载系统具有良好的有效性和可靠性,能够较好地实现试验加载的目的,可在类似大跨度空间结构的整体模型试验中推广应用。