220kV半户内式变电站结构罕遇地震性能分析

半户内式变电站具有节约用地、外形美观等优点,但由于电气布置工艺要求,使结构规则性不易满足。并且这些建筑一般具备层高较大、横墙较少及跨度较大的特征,所以对于变电站建筑物结构抗震设计需要考虑到平面的合理布置、抗震薄弱部分的设计以及建筑物抗震构造措施。目前该类结构工程实例极少,缺乏实震检验,且相关研究尚不充分。本文采用杆端塑性铰模型、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析对某拟建220kV半户内式变电站结构罕遇地震作用下的性能进行分析。得到了变电站结构在罕遇地震作用下的反应,总结了结构的地震反应特点,评估了其抗震性能,并明确了抗震薄弱部位及破坏机理。结果表明,罕遇地震下,结构最大位移角小于限值;主体结构未出现塑性铰;附属结构出现少量塑性铰,且所有塑性铰均未超过正常使用范围;结构的整体刚度没有下降,承载力未达到限值。结构整体设计过于保守,建议对结构设计进行性能化升级。     

大跨空间钢结构罕遇地震反应分析

以中国浦东干部学院大跨空间钢结构为工程背景，采用三维弹塑性有限元模型对其在罕遇地震作用下进行弹塑性时程分析，得出了大跨空间钢结构在地震作用下的受力变形特点。分析结果表明强震初期的冲击对于大跨空间结构的动力破坏起着重要作用，地震波的选取应必须包括实际强震记录调整后拟和设计反应谱的加速度时程。结构地震反应在水平方向具有明显的变异性，而且这一特点对于结构的抗震设计起到控制作用。     

常熟体育场大跨度钢结构顶篷结构设计

常熟体育场顶篷建筑设计新颖独特,给结构设计带来了很多新的课题,如拱脚处支座处水平推力的处理、后部支座布置对结构的影响、特殊体型结构的抗风设计、大跨度空间钢结构设计等。介绍了常熟体育场顶篷设计的风洞试验和上部结构设计等主要内容。     

体育场大跨度管桁架钢结构施工技术

针对大型体育场大跨度管桁架钢结构施工难点,制定了相对应的安装工艺流程及拼装、安装、监测措施,取得了良好的综合效益。     

国家体育场主体钢结构方案优化

在不改变招标文件要求的前提条件下 ,对 2 0 0 8年北京奥运会主体育场的主体钢结构方案进行了优化设计 ,通过对结构在不同荷载条件下的优化分析和设计 ,综合考虑了材料供应和施工的技术要求 ,提出了可供参考的设计建议。     

国家体育场大跨度钢结构在卸载过程中的应力监测

国家体育场是2008年北京第29届奥运会的主体育场,承担奥运会开、闭幕式以及田径比赛和足球决赛等任务.其屋盖钢结构跨度大,覆盖面积也大,受力非常复杂.在施工过程中,主桁架搁置在78个临时支撑塔架上,整体合龙后要将临时支撑塔架拆除(此过程称为"卸载").由于钢结构重量较大、支撑点数多、单点卸载吨位大,卸载难度非常大.在整个卸载过程中,利用自主研制的基于静态应变无线数据采集与传输的应力监测系统,对钢结构关键构件的应力变化历程进行跟踪监测.结果表明,实测值较好地反映了钢结构在体系转换过程中整体受力的变化,为卸载工作的顺利进行和安全使用提供了技术保障,也验证了首次在该项目上使用的应力监测系统和监测方法的正确性,该系统和方法可推广应用到类似大型结构的施工监测.     

国家体育场钢结构安装方案研究

国家体育场作为国内建筑业科技与智慧的结晶,其独特的设计与建造吸引了国内外学者的关注。在其建造之初经历了三种钢结构安装方案的精挑细选。在本文中作者将还原历史背景,从国家体育场钢结构安装设计时的三种方案入手,利用模拟分析的方式与方法,从多个角度对三种安装方案各自所拥有的优缺点进行深入探讨,并对当前选择的钢结构安装方案给予验证。     

国家体育场钢结构施工技术及研究

作为2008年北京奥运会的主会场,国家体育场造型奇特,结构形式和节点构造极其复杂,施工难度极大,本文重点介绍了国家体育场的总体施工方案与各项施工技术及研究。     

国家体育场大跨度钢结构温度场分析与合拢温度研究

结合国家体育场工程,对温度差异引起桁架结构的内力效应、太阳辐射吸收系数ρ的影响因素以及降低太阳辐射温升的措施进行了分析。通过分析统计得到结构各区域箱形构件的太阳辐射照度,合理地确定了温度场计算采用的各种参数及室内外风速及相应的热传导计算边界条件。采用有限元法计算了箱形构件各表面的辐射温度与构件的平均辐射温升,从而确定了“鸟巢”结构各区域内构件的辐射温度。明确提出大跨度屋盖结构的合拢与合拢温度要求,并根据历史气象温度记录与变化趋势、太阳辐射温升、结构设计的合理性以及结构施工的实际进程,综合确定在大跨度钢结构设计时采用的合拢温度与最大正、负温差。     

国家体育场钢结构施工过程模拟分析

简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。     

济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析

揭示了由上部钢结构和下部混凝土结构组成的大跨空间结构传统的上下部结构单体设计方法存在安全隐患,这种方法既不能反映上部结构刚度对整体结构的贡献,也不能反映下部结构有限刚度对上部结构的效应放大;提出了上部结构对下部结构既有作用又有刚度约束,下部结构对上部结构既有支承又有效应放大,故需通过总装分析整体结构。通过济南奥林匹克中心体育场实例的总装分析与单体分析结果对比,论证了整体结构总装分析能够得到较为合理可靠的上下部结构在重力、风、地震、温度作用下的效应,尤其能揭示连接界面结构构件的实际受力状态。整体结构总装分析的理念与方法对大跨空间结构的设计参考应用。     

浅析大跨房屋钢结构建筑的结构体系

钢结构建筑在近几十年来蓬勃发展,建筑师在钢结构建筑设计市场上大有作为。然而,在中国以建筑师的设计思维对钢结构进行研究的课题甚少。在大跨房屋钢结构建筑的结构体系内容被不断更新的当前新形势下,基于传统思路的大跨房屋钢结构建筑的结构体系,从建筑师的角度,对其进行了重新的诠释与补充,提出了新技术、新材料、新构件运用背景下的大跨民用钢结构建筑的结构体系。     

国家体育场大跨度钢结构设计与研究

在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进     

强震作用下大跨度拱形立体桁架结构动力失效机理研究

大跨度拱形立体桁架结构在强震下发生的失效模式有动力失稳破坏和动力强度破坏,依据已有的B-R动力失稳判定准则和评定网壳结构动力强度破坏行为的方法,研究结构在强震作用下进入塑性杆件数目及比例,以及结构最大位移变化规律.研究表明,如果超过某一荷载时,结构进入塑性的杆件比例显著增长,则该荷载即被认为是拱形立体桁架结构的动力强度破坏临界荷载.以某拱形立体桁架为背景,选取三向El-Centro波和三向天津波作为地震输入进行弹塑性时程分析,进一步验证本文的结论,通过分析可以得出该拱形桁架在强震作用下发生动力失稳破坏.     

国家体育场扭曲箱形构件拉伸试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗拉性能,完成了2个1/4缩尺试件在单调拉伸荷载作用下的试验与参数影响计算分析,试件的变化参数为加劲肋间距。试验结果表明:试件的拉力-位移曲线呈双线性特征,试件受拉屈服发生在靠弯曲中心一侧的上翼缘与相邻腹板;受拉屈服荷载为1100kN;两个试件的弹性抗拉刚度分别为593kN/mm与614kN/mm;屈服后强化段抗拉刚度分别为39kN/mm与36kN/mm,分别为弹性抗拉刚度的6.6%与5.9%;卸载刚度均为930kN/mm,分别为弹性抗拉刚度的157%与151%。加劲肋间距从300mm减小到225mm,试件的抗拉刚度增加了5%,刚度提高有限。有限元计算结果与试验结果基本一致。     

国家体育场钢结构冬季焊接施工技术

国家体育场钢结构工程通过进行低温焊接试验,得到了大量的试验数据,总结出在低温环境下的焊接工艺参数,提出冬季焊接施工相应的焊接保护措施。     

国家体育场扭曲箱形构件抗弯试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗弯性能,完成了4个1/2.5缩尺试件的往复加载试验,试件的变化参数为壁板宽厚比和箱形截面内的加劲肋间距。试验结果表明,试件的破坏形态为壁板受压局部屈曲导致丧失承载能力,板件宽厚比过大是导致局部屈曲的主要原因。壁板宽厚比为120、加劲肋间距与壁板厚度之比由120减小至80时,试件的初始刚度增加很少,抗弯承载力和变形能力没有增大;壁板宽厚比为80、加劲肋间距与壁板厚度之比由84减小至54时,或加劲肋间距与壁板厚度之比为80、壁板宽厚比由120减小至80时,试件的初始刚度增加,抗弯承载力增大,抗弯性能得到改善。