世博轴阳光谷钢结构设计与研究

世博轴及地下综合体工程为2010年上海世博会园区标志性建筑之一,其顶棚结构由阳光谷钢结构和索膜结构组成。针对阳光谷体型尺度大、曲面空间复杂、悬挑跨度大、三角形网格组成的单层钢结构体系的特点,结构设计进行了多遇地震作用下的弹性分析、反应谱法罕遇地震作用分析、罕遇地震作用下结构的弹塑性时程分析。分析结果表明,阳光谷结构不仅在各种荷载组合工况下处于弹性工作状态,并且具有较好的抗震性能,达到了大震弹性的抗震能力;结构的控制荷载主要为风荷载;结构传力途径丰富,具有良好的承载能力。     

世博轴阳光谷钢结构稳定性分析

世博轴阳光谷单层空间网格结构曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大,其整体稳定性是结构分析与设计中的关键问题之一。分析以特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式的合理性,通过非线性有限元分析系统考察了阳光谷单层网格结构的整体稳定性能,并研究了单根杆件失稳对结构整体极限承载力的影响。分析结果表明：几何非线性以及几何、材料双重非线性临界屈曲承载力均满足相关规范要求,阳光谷钢结构具有良好的整体稳定性;阳光谷钢结构对几何初始缺陷不敏感,阳光谷上由索膜结构传来的索拉力可进一步降低其缺陷敏感性;局部杆件的失稳退出工作并不会导致结构整体承载力的突然丧失,整体结构具有良好的承载能力。图7表6参7     

矩形钢管单层网壳预埋螺栓装配式节点及其受弯性能试验研究

提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式节点,该节点通过预埋螺栓的方式避免杆件开孔对截面的削弱,构造简单、传力路径清晰,且装配简单方便。通过16个节点的四点弯曲试验,研究了该类节点的受弯性能及失效模式。结果表明：该类节点具有良好的受弯性能,节点受弯能力随螺栓直径的增大、杆件端板厚度的增加以及杆件端板距节点体距离的减小而增强;在弯矩作用下,节点的失效模式主要包括杆件失效、螺栓失效及杆件端板失效;与杆件开孔节点相比,所提节点在受弯承载力及变形能力方面具均有优势,但初始抗弯刚度略低。与试验结果的比较表明,考虑接触效应的非线性有限元分析模型可以较好地模拟节点的受弯性能。     

世博轴阳光谷整体稳定性分析研究

2010年上海世博轴屋面体系由索膜结构和6个阳光谷钢结构组成,其中阳光谷为自由曲面单层网壳结构。由于阳光谷体量大、杆件截面尺寸小,具有网壳结构的典型特征,所以其稳定性是设计中关心的关键问题之一。本文对第一号阳光谷进行了整体稳定性分析研究。通过调整不同参数,研究了几何非线性、材料弹塑性及初始几何缺陷对结构整体稳定性的影响。分析结果表明,不同条件下结构的稳定承载力均满足国家相关规范要求;加载至第一个临界荷载时部分构件已经进入塑性,表明结构的失稳破坏后于强度破坏。本文采用的方法和研究内容可为类似工程的分析与设计提供参考。     

世博轴阳光谷钢结构节点试验研究及有限元分析

世博轴阳光谷单层网格结构采用了一种全新的节点形式,其主要设计思路是矩形钢管杆件仅上下翼缘板及两根内力最大杆件的腹板与节点核心区焊接。根据不同的加工工艺,节点核心区有以加劲板连接的两块端板和实心圆柱体两种构造形式。为直观了解节点的受力性能、破坏机理和承载能力,保证连接节点的安全可靠,并验证通过不同工艺加工的节点能够满足设计要求,选取3个阳光谷中的10个典型节点进行了足尺试验研究。试验结果表明,所采用的节点形式具有足够的安全储备,可以满足“强节点弱杆件”的设计要求;节点核心区为实心圆柱体的构造形式,应力水平较     

浅谈转换层平行弦钢管桁架单层支撑体系施工

随着多功能复合建筑的发展,复杂高层、超高层建筑带转换层、加强层结构成为普遍。本文主要阐述了在特定条件下,转换层只能采用单层支撑体系的情况下,通过案例证明,采用取材方便、成本低廉、工艺简单的钢管平行弦支撑体系,可以安全、保质地完成转换层结构施工。     

单层厂房建筑造型处理探讨

本文试就从形式美的构图规律角度,论述了单层厂房建筑造型设计的内容、特点以及构成要素,并在此基础上对单层厂房建筑造型设计的一些建筑实例,进行了初步的分析和探讨。     

自由曲面单层网格的智能布局设计研究

单层网格结构的网格划分标准不同于有限元网格的划分,它更侧重于以定性要求为标准的网格质量评价。为满足自由曲面单层网格杆件长度尽量一致、分布尽量均匀、过渡尽量流畅的要求,以自由曲面优化找形为前提,基于网格形状和单元长度的网格质量衡量标准,编制智能化网格设计程序。在整个布局设计过程中,首先通过拓扑不变的原则将空间问题转化为平面问题。其次,利用空间映射原理将在平面参考域上布置好的网格映射回三维空间曲面。最后,通过对初始拓扑网格进行智能化的修正和优化,保证所有杆件长度一致、网格布置美观的效果。通过在上海世博轴阳光谷工程中的实际应用证明,该方法操作简单,效果理想。且若采用不同拓扑关系布置的网格可以生成同样要求的最终杆件布置效果,供建筑师设计选用。     

钢管混凝土柱在单层工业厂房中的应用

一、前言 钢管混凝土是由普通混凝土填入薄壁钢管内而形成的一种组合材料。在钢管混凝土柱中,由于钢管和混凝土横向变形系数(泊桑比μ)的差异,受压时钢管对核心混凝土产     

世博轴阳光谷单层网壳钢节点承载性能研究

上海世博会世博轴阳光谷屋顶为单层网壳结构,其节点一般由6根杆件汇交于一点,空间受力非常复杂.对阳光谷典型节点的承载力进行了有限元数值模拟,并进行了足尺模型试验,将试验结果与有限元分析值进行对比,验证了有限元分析的正确性,并以此推断整个节点的受力状态.研究表明,有限元数值模拟的承载力分析值均小于试验值,可以作为节点实际承载力的下限.而螺栓对接节点由于构造和加工等原因,实际承载力低于设计荷载.     

上海世博会世博轴阳光谷钢结构安装技术

上海世博会世博轴设有6个阳光谷以满足地下空间的自然采光,阳光谷顶端与膜结构顶棚连接,均为三角形网格组成的单层网壳.结合阳光谷钢结构工程的特点、难点,给出阳光谷总体安装流程及吊装技术路线,即节点工厂制作,现场散拼成个字形分块吊装,临时连接,逐环安装,闭环后焊接的安装方式.重点介绍柱脚安装、阳光谷安装、满堂脚手架支撑等施工工艺.并指出钢结构安装完成后须将支撑系统卸载,使阳光谷钢结构系统单独受力.     

钢管混凝土拱桥管内混凝土密实性的声波检测控制

本文通过一工程实例具体说明如何采用声波透射法实现对钢管混凝土拱桥管内混凝土密实性的检测控制。     

世博轴阳光谷钢结构CAD/CAM集成信息系统

上海世博会世博轴阳光谷为大跨度异形钢结构建筑,由于其节点构造的复杂性与特殊性,国内外现有的专业软件都不能胜任该结构的深化设计工作.分析该工程的特点、难点和功能需求,深化设计与制作CAD/CAM集成信息系统的架构体系、核心数据结构和重要功能的实现算法.该软件具备从三维实体建模到自动输出加工图与数控加工数据的完整功能,并已成功应用于阳光谷的实际工程建设.同时指出成功实施快速开发与应用该软件的关键.     

世博轴阳光谷单层异形钢结构网壳节点制作工艺研究

世博轴共设有6个大小不一的阳光谷,高度约为41.5m,最大底部φ20m,最大顶部φ90m,结构为由三角形网格组成的单层网架体系。阳光谷节点由多杆箱型构件直接交汇而成,其中部分采用实心铸钢节点,节点总数10348个。为满足空间三维异形形态,几乎无一相同的众多节点具有高精度制作要求,为此进行了专门的研究,介绍阳光谷钢结构异形复杂节点的制作工艺技术的研究开发。     

轴向循环荷载作用下有矩形缺陷钢管的应变棘轮:数值模型

轴向循环荷载作用下,钢管易产生局部屈曲、起皱及塑性应变。由于反复的开启/关闭和温度变化,海底管道处于加载和卸载循环中。在工作中,由于受腐蚀,壁厚变薄,钢管通常发生材料损伤。建立数值模型,模拟循环荷载作用下有矩形缺陷钢管的棘轮性能。钢管首先受单轴轴向压缩,小幅起皱,随后施加持续轴向循环荷载。采用非线性各向同性/随动(混合)硬化模型,模型各参数通过小型试件的滞回试验获得。钢管棘轮性能的数值结果与试验数据基本吻合。相比于动力性能,表面缺陷对有缺陷钢管的棘轮性能影响更大。基于本模型,还可研究初始应变、应力振幅、加载制度、壁厚和材料硬化属性等因素对有矩形缺陷钢管的棘轮性能和连续塑性屈曲性能的影响。     

上海世博轴异形钢网壳安装施工技术的研究

结合上海世博轴异形铜网壳阳光谷的钢结构安装施工技术的研究,介绍了其安装施工技术路线的形成、实施和完善,包括现场拼装分块、安装工艺、定位支架等,取得了良好的效果。对今后类似的工程施工,也具有一定的借鉴作用。     

世博轴阳光谷复杂构件制作精度测评方法的研究

上海世博轴阳光谷结构采用矩形杆件多杆汇交节点组成的钢网壳,传统的检测方法无法在整体上对一个空间复杂构件进行精度判断。为确保空间三维众多杆件的制度精度,世博轴阳光谷工程采用了对于其复杂节点制作精度测评的新思路。