杭州东站站房钢结构缩尺模型试验研究

杭州东站站房工程结构体系复杂,特别是斜柱和屋盖管桁架体系的设计在国内较为少见,项目通过缩尺模型试验对设计计算模型进行了验证。并对杭州东站主站房大跨度屋盖结构进行了整体结构模型试验及节点试验并进行了有限元分析。     

大空间火灾中屋盖倾角对温度分布的影响

针对平滑无障碍的大空间斜屋盖,基于斜屋盖顶棚射流温度计算模型,分析倾角对屋盖温度分布的影响,给出了10°～30°斜屋盖温度分布近似计算公式。将近似计算公式与FDS模拟结果进行对比,验证其有效性,并结合案例分析水平屋盖温度分布公式用于斜网架时对其应力和位移的影响。结果表明:在距羽流作用中心4.7倍特征半径内或钢屋盖倾角不超过10°时,可忽略屋盖倾角对火灾温度分布的影响;屋盖倾角会导致火源投影点下侧屋盖温度降低,上侧屋盖温度增大,钢屋盖温度最大增幅在7%左右。斜屋盖温度近似计算公式在火源投影点上侧与模拟结果一致性较好,而在下侧则高于模拟结果。采用水平屋盖温度分布计算斜网架温度对其应力和位移影响不大。     

柳州党校体育馆大跨度折板屋盖结构设计

详细介绍柳州党校体育馆大跨度折板屋盖结构的分析和设计方法,根据柳州党校组团的建筑风格,将体育馆屋盖设计成折板屋盖,并在屋盖受拉区张拉预应力,以控制裂缝。在结构分析时,考虑不同计算模型的简化对计算结果的影响,该屋盖结构设计与建筑风格有机结合,完美实现了经济与建筑美观的统一。     

国家速滑馆主体结构设计

国家速滑馆是北京2022年冬奥会的标志性场馆,屋盖采用单层双向正交索网,外圈设巨型环桁架,支承于看台斜柱上,支承屋盖的看台斜柱采用劲性混凝土柱。着重阐述了国家速滑馆主体结构设计中的一些关键问题及相应的处理措施,包括结构的基础设计、超限情况及抗震性能化设计、大震弹塑性、巨型柱承载力计算等,为类似工程设计提供参考。     

泰州市数据产业园综合楼四期结构设计

泰州市数据产业园综合楼四期为数据产业园的其中1栋。项目主楼、裙房及裙房顶部大跨钢结构屋盖连为一体,结构较复杂,为超限高层建筑。设计单位针对主楼、裙房及钢结构屋盖选择了合理的结构体系,设定合适的结构性能目标,满足了建筑功能及造型的需要。文章同时在基础设计、体系计算、大跨钢屋盖设计等方面进行了介绍。     

某项目工程大跨度钢结构屋顶稳定性分析

稳定性一直是钢结构设计的关键问题之一。案例工程是体型复杂的空间钢结构屋盖,首先介绍其屋盖的结构模型;其次,总结了该模型计算控制要点,并进行了不同软件计算结果对比,随后,整体分析了该钢屋盖结构的大位移几何非线性。分析结果表明:该钢屋盖在不考虑檩条对桁架有利约束作用的情况下,其屋面结构的稳定性能得到保障。     

江苏园博园2号出入口大跨钢屋盖结构设计

根据建筑效果的需求,江苏园博园2号出入口屋盖采用大跨桁架钢结构,斜屋面,通过桁架高度、施工次序、腹杆形式等模型计算,分析了各种情况下的结构内力和变形,结果表明屋盖结构具有良好的受力性能。     

某复杂大跨度站房屋盖结构静力加载试验模型设计

主次桁架、变椭圆截面钢斜柱、钢管格构式斜柱、单层椭球壳和鱼眼形结构共同组成了一复杂大跨度站房屋盖结构。为进一步了解结构的力学性能,对该结构进行了试验模型设计并完成了模型静力加载试验。模型设计过程中,在结构纵向截取有代表性的基本单元,其涵盖了屋盖的主要结构特征,并制作了1∶20的大比例缩尺模型。在模型设计中利用相似原理进行了各参数相似比的确定,然后进行了屋盖结构与下部结构间的支座条件模拟。为验证缩尺模型的合理性,对实际模型与试验模型采用有限元软件进行了相似原理验证。验证结果表明:缩尺结构模型能够反应实际结构的基本受力性能。该文的研究成果可为类似工程的模型试验设计与制作提供参考。     

北京大兴国际机场南航机库屋盖创新设计

在超低空域限高场地超大跨度维修机库屋盖设计中,为破解结构受力所需合理高度受限的局面,首次提出了一种新型"W"形斜桁架屋盖结构体系。结合北京大兴国际机场南航机库屋盖的设计实践,阐述了"W"形斜桁架屋盖结构体系设计的具体方案及其创新特点。最终,在40 m超低空域限高场地,仅用11.5 m的结构高度即成功跨越了222 m的超大跨度,屋盖用钢量仅为170 kg/m~2,实施效果良好。斜桁架的设置,改变了超大跨度维修机库屋盖单向受力特性,增强了屋盖空间受力能力,有效缓解了大门边桁架的负担,使得超低空域限高场地超大跨度维修机库的实施成为可能。     

新郑机场下顶侧拉式圆钢管节点承载力分析与试验

在郑州新郑国际机场改扩建工程设计中使用了双变截面箱型曲梁-拉索(杆)组合结构钢屋盖,钢屋盖通过斜支撑与下部混凝土结构连接,斜支撑与双变截面曲梁间通过一根圆钢管相连。圆钢管受到斜撑的上顶弯矩及两侧拉索的侧拉力,应力状态很复杂。设计中根据钢管梁支座计算的有关资料,在进行手算分析的基础上又进行了有限元分析和试验验证。结果表明,钢管梁的一些公式经适当变化后可用于该节点的计算分析,其结果对设计有一定的指导作用。     

某大空间管桁架屋盖结构整体设计与研究

以锡林浩特第三小学风雨操场为例,建立了单独管桁架屋盖有限元模型,以及两种不同边界约束条件的整体结构模型,通过分析结构的动力特性,比较三种模型屋盖的杆件内力、应力和最大位移的差异,得到支座约束条件的不同对屋盖自振特性和挠度产生影响,单独计算屋盖模型不能完全模拟下部混凝土框架对上部大跨管桁架屋盖的约束作用,为保证结构的设计安全,必要时应对结构进行边界约束条件分析,也为以后的设计工作提供参考。     

杭州奥体博览城网球中心结构设计研究综述

杭州奥体博览城网球中心的屋盖为开合屋盖,下部看台及功能用房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,上覆的钢结构屋盖由固定屋盖和可移动屋盖组成,固定屋盖由24个花瓣形悬挑主桁架旋转复制组成,可移动屋盖由8片可旋转花瓣形网壳组成。固定屋盖上方设置的8片大悬挑移动屋盖,采用平面旋转45°的开启方式,8片花瓣闭合时覆盖整个场地。基于工程结构体系以及全过程结构设计,对于超长混凝土结构温度收缩效应计算方法、移动屋盖在移动过程中的多模型多工况设计、看台外倾引起的重力荷载作用下看台斜梁和顶部环梁受拉的处理、施工后浇带的合拢时间对于整体结构的受力的影响以及大跨度钢结构的屈曲稳定等问题进行专项分析和处理,可为类似工程结构设计提供参考。     

某大跨试验厅结构设计与屋盖施工分析

某试验厅的计算跨度为119. 8m,为单层单跨建筑,其屋盖采用张弦梁结构,屋盖下部支撑为型钢混凝土柱,整体为框排架结构。采用两种不同模型的结构计算软件MIDAS Gen(v8. 00)和SAP2000(v14. 1. 0)对整体结构进行了对比计算分析,并结合结构性能化设计要求,介绍了张弦梁的设计要点,给出了弹塑性时程分析和抗连续倒塌等分析结果,最后对屋盖滑移施工方案进行了介绍。证明了结构体系的安全性、合理性,并对大跨屋盖的施工提出了技术依据。     

浦东机场航站楼Y型柱对屋盖整体稳定影响分析

上海浦东机场二期工程航站楼屋盖为一大跨空间钢结构,整个屋盖结构支承于周边布置的二次分岔箱形变截面Y型钢柱上,该Y型钢柱的受力及变形均非常复杂,本身设计难度很大,同时又是支承整个屋盖结构的关键.本文根据设计要求,建立包括屋盖结构和所有Y型钢柱的整体计算模型,应用有限元软件ANSYS,分析研究屋盖支承Y型钢柱对屋盖结构整体稳定性的影响.分别计算了三种荷载组合下结构的线性、几何非线性、几何材料双非线性整体稳定性.数值计算结果表明,Y型柱相对整个屋盖结构而言具有相对更好的刚度,Y型柱不会先于屋盖结构出现失稳现象;结构的整体稳定性对于初始缺陷较为敏感;构件材料的塑性变形对结构的整体稳定性影响较大.     

多重荷载作用下大跨度屋盖设计及选型研究

通过制作一个大跨度屋盖的纸质模型,从屋盖杆件的抗压特性、抗拉特性和静、动力加载形式等方面出发,通过设计杆件的截面与形式,不断优化模型,使杆件的力学性能得到充分发挥,用midas软件计算出屋盖结构各杆件的受力,结合实验研究提出对现实中建设大跨度屋盖结构建筑的建议.     

张弦空间结构与下部结构静力相互作用分析

根据国内张弦结构项目屋盖的关键受力构件布置方式与支承边界平面水平投影线的组合进行了屋盖结构分类,从屋盖支座设置方式和索初始预拉力入手,分析了张弦桁架结构屋盖在不同支座形式时不同索初始预拉力对下部支承结构的作用力及屋盖结构的力学响应。分析表明,为充分实现张弦屋盖的自身控制功能,降低张弦桁架空间屋盖与下部支承结构的静力相互作用影响,应从屋盖结构总体系的层面综合考虑进行张弦桁架空间屋盖结构的布置,合理确定索初始预拉力,从而正确选择结构静力设计计算模型。     

某体育场钢屋盖抗震性能分析

寿光市体育场与大多数体育场类似,下部为钢筋混凝土看台、上部为钢结构屋盖的结构体系.关于这种结构体系是采用整体模型分析还是单独屋盖模型分析,结构工程师有不同的意见.本文结合寿光市体育场工程,通过混凝土看台和钢屋盖整体计算模型分析,与钢屋盖单独计算模型的比较,讨论了体育场钢屋盖的自振特性及抗震性能,供类似体育场工程设计参考.     

长春奥林匹克公园游泳馆结构设计

长春奥林匹克公园游泳馆总建筑面积约34 000m~2,平面为椭圆,长轴163m,短轴115m,屋顶为单向倾斜面,屋顶高度为20.05～34.7m。主体结构为钢筋混凝土框架结构,屋盖及斜柱采用钢结构。结构外观呈椭圆倒锥体几何造型,周边52根斜柱与地面夹角为50°左右,呈发散形,屋盖最大跨度70m,形成头重脚轻的态势。阐述了本工程结构体系、布置、节点、方案选型等方面内容,并着重阐述了本结构的创新点,即设计中让外围斜柱、部分内部直柱子与大跨度屋盖形成耦合受力的结构。结合实际工程提出了斜柱与大跨度屋盖耦合受力的设计方法,可为同类工程设计提供参考。     

沁阳体育馆钢屋盖与下部混凝土框架结构协同作用分析

简述了沁阳体育馆的概况,介绍了屋盖与主体结构的体系构成。分别建立了体育馆屋盖单体模型和考虑混凝土框架结构的整体模型。通过单体模型与整体模型在各种荷载组合及地震下的结果对比,着重研究考虑上部屋盖结构与下部主体结构协同作用对上部弦支穹顶结构的节点位移、杆件内力等的影响。通过计算结果的比较,分析研究了上部屋盖与下部混凝土框架协同作用的性能,为类似工程提供一些指导性参考。     

世博文化中心钢屋盖结构设计

上海世博文化中心整体建筑呈飞碟形,其屋盖为大跨度空间钢桁架结构,屋盖立柱支承于下部结构斜框架的顶部。由于建筑功能的特殊要求,屋盖悬挂大量附加荷载,矢跨比较小,屋盖结构设计综合考虑建筑造型、内部使用空间、下部结构受力以及施工安装等多方面的要求。对不同的屋盖结构体系进行比选,综合建筑要求、结构受力和施工难度等因素确定采用空间桁架结构体系,设置支承结构环梁和屋盖环向桁架可有效缓解屋盖的竖向变形;比较风洞试验结果和欧洲规范计算结果,对类似文化中心的扁平屋盖,按欧洲规范确定的风荷载的分布规律和数值具有一定的参考价值;屋盖结构与下部结构相互作用分析结果表明,设计中应充分考虑下部结构对屋盖结构的影响;为有效解决屋盖与下部结构受力的矛盾,提出上下兼顾的设计方法,即根据屋盖支座的约束条件将施工划分为两阶段：第1阶段屋盖支座为滑动支座,第2阶段屋盖与立柱为铰接;同时基于屋盖刚度需要和减小对下部结构的推力,采用施工顺序加载分析确定第1阶段屋盖上施加荷载的最大值和最小值。设计结果表明,屋盖结构既能满足建筑外形要求、复杂的功能要求,又具有结构受力合理、施工快速简便的特点。