天津大学新体育馆点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系设计分析

点支式玻璃幕墙以其良好的通透性和安全性以及优美的建筑表现在国内外都获得了广泛应用。预应力自平衡索桁架体系是一种新型的点支式玻璃幕墙支承体系,其独立的力平衡体系解决了拉索对周边结构的附加拉力问题,因而应用前景广阔。由于需要考虑预应力和几何非线性大变形的影响,这给此类支承体系的设计增加了难度。结合天津大学新体育馆工程项目,详细介绍了该工程所应用的点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架体系的选型与布置及其结构特点,应用ANSYS软件建立有限元模型,对该支承体系的设计计算过程进行了介绍,并选取荷载计算工况、对幕墙结构的基本静动力性能等问题进行了详细分析,得到了一些有实用意义的结论。     

一种纯张拉索网应力承载的玻璃幕墙形式研究

太仓文化艺术中心工程采用的是直接张拉索网应力承载的玻璃幕墙,无钢桁架,将新设计的组合夹具固定在索桁架上的点式全玻璃幕墙。索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件,索桁架悬挂在支承结构上,它由按一定规律布置的高张拉强度的索及连系杆组成,索桁架起着形成幕墙系统,承担幕墙荷载并将其传至支承结构的任务,空间效果好,施工方便,技术成熟,利于建筑师表现各种创意造型。     

宁波栎社机场预应力索结构点支式幕墙的构造与试验

宁波栎社机场二期扩建航站楼是国际上最先采用预应力点支式玻璃幕墙作为外围护结构的工程，每块玻璃分格处设置竖向拉索承受玻璃及幕墙结构自重，在索桁架中间前索与后索撑杆后端设置竖向吊索，用以保持索桁架平面外稳定。为适应该工程的特点，幕墙的各个节点均采用了独特的设计。     

拉索点支敞开式玻璃幕墙施工技术

结合肇庆新区体育中心项目幕墙工程,阐述拉索点支敞开式玻璃幕墙的施工全过程,对拉索点支敞开式玻璃幕墙工艺、索桁架安装、索桁架张拉、驳接系统及玻璃安装等施工操作要点进行阐述,完成该幕墙的施工,并取得了良好的社会效益和经济效益,对整体不规则玻璃幕墙体系工程施工具有一定的参考价值。     

基于ANSYS的单层索网幕墙结构几何非线性有限元分析

单层平面索网幕墙结构是一种通过对拉索施加预应力,为幕墙结构自身提供刚度,抵抗平面外荷载的结构体系。由于索网结构质量轻,阻尼小,对风荷载及地震荷载所引起的振动作用不容小觑,所以设计时除考虑平面内玻璃自重外,风荷载和地震荷载也应加以考虑。本文基于北京中关村生命科学园项目单层索网幕墙结构设计和施工方案设计,初步拟定设计方案。计算作用于幕墙结构上的荷载,通过ANSYS14.0有限元软件采用更加先进的LINK180单元模拟不锈钢拉索,建立单层索网幕墙结构理论分析模型,充分考虑结构的初应力和几何非线性,对拉索的受力状态及拉索边界连接点的反力进行研究。计算幕墙自重和风荷载标准值作用下索网的挠度,确定产生最大挠度的位置及最大挠度值,依据规范要求,对索网最大挠度值进行验算;在组合荷载作用下,对索网结构中拉索承受的拉力进行计算,分别确定橫索和竖索产生最大拉力的位置和大小,依据规范对拉力值进行验算;计算索网结构与边界连接各点的反力,介绍过载保护器的工作原理及其在单层索网幕墙结构中的应用。通过模型计算结果验证了设计的可行性,分析幕墙结构在设计和施工中要把握的要点及需要注意的问题,对其它类似项目的设计和实施具有借鉴意义。     

梁柱承载式自平衡单层拉索幕墙设计

单拉索点式幕墙美观、通透,装饰效果非常出色,但是存在拉索结构拉力较大,对主体结构强度、刚度要求较高的情况,尤其是原方案中未考虑、而后期需采用拉索幕墙时,很难有有效的应对措施。设计通过采用自平衡体系,平衡掉拉索的张力,使主体结构不再承受拉索的较大拉力是最优的解决办法。文章基此从自平衡体系的布置,拉索与钢结构的整体模型建立,拉索非线性加载和计算,荷载组合的配置等方面详细论述。并对该类型项目的预拉方法和施工过程中的注意事项进行了阐述。     

预应力自平衡索桁架的承载性能研究

预应力自平衡索桁架作为点支玻璃幕墙的支承体系有着广泛的应用,本文重点研究这一新型结构形式的组成特点、受力机理及设计方法.首先应用小挠度弹性理论,在一些合理简化假设的基础上,推导自平衡索桁架的初始刚度、松弛刚度及临界松弛荷载公式.然后基于Ansys的弹塑性大挠度数值分析,研究预应力自平衡索桁架的全过程力学性能,验证理论公式的正确性.最后,提出预应力自平衡索桁架的设计方法.     

大跨度单向张拉弧形索网及桁架组合结构幕墙技术研究

大跨度单向张拉弧形索网及桁架组合结构玻璃幕墙（以下简称“索网及桁架组合幕墙”)以其高效的结构性能、轻巧简洁的截面特性,完美实现了大跨度、轻盈、通透的效果,在国内外大跨度围护结构中获得了较快的发展。本文介绍了大跨度张拉索网幕墙的应用,并以中铁长春东北亚国际展览中心东登录厅索网及桁架组合幕墙为研究对象,通过不同的方案对比,并利用SAP2000的结构计算工具进行受力分析,提出最优的设计施工方案,最后得出索网及桁架组合幕墙在日益大型化、复杂化的大型公建项目中具有十分重要的作用。     

中国铁物大厦结构设计

本文介绍了8度区200m超高层办公楼的结构设计,由于超高层建筑对结构自重和可变荷载较敏感,介绍了荷载取值的过程,为结构精细化设计打下了基础,类似项目均可参考。拉索幕墙的索拉力较大,在超高层建筑中使用较少,本项目有三处采用8层通高的拉索幕墙,结构在中间层设置一道楼面梁减小索位移,并用空腹桁架承担索拉力,结构受力合理且不影响建筑功能。钢管混凝土中的混凝土浇筑质量直接影响最终承载力,本项目采用试验研究加劲肋间距对钢管混凝土柱浇筑质量和密实度的影响,在内环加劲肋上开一定数量的透气孔,采用高抛自密实和人工辅助振捣的浇筑方法,当加劲肋间距为610mm时钢管混凝土内的混凝土能达到良好的密实情况。最后,阐述了结构计算分析、抗震性能目标、针对超限所采取的措施及主要计算结果。     

自平衡索杆幕墙设计分析——以青岛·上合之珠国际博览中心项目综合馆为例

该文通过对青岛·上合之珠国际博览中心项目综合馆南立面拉索玻璃幕墙系统设计阶段进行分析总结,描述了方案设计阶段拉索结构选型过程中的设计思路及简便估算方法,根据本项目拉索系统曲面构造的自身特点,通过张弦梁结合单层索网体系的组合结构,形成马鞍形的自平衡索杆结构体系,极大地降低了索力,解决了超大跨度拉索幕墙系统对主体结构反力过大的问题。同时分析了不锈钢密封索的优点及截面形式,为后续同类拉索幕墙设计提供了更多思路。     

东南国际航运中心总部大厦B座索幕墙结构体系设计研究

东南国际航运中心总部大厦B座中庭幕墙立面尺寸约为25.0m×71.1m。幕墙立面以7层楼板为界,7层楼板标高以下垂直于地面,7层楼板标高以上向外倾斜,立面玻璃每层向室外偏移760mm。针对类似高大幕墙,分析常见支撑结构体系的优缺点,并在此基础上提出张弦梁与鱼腹式索桁架组合支撑体系。该中庭幕墙竖向承重体系为张弦梁结构,水平向抗侧结构为自平衡鱼腹式索桁架,张弦梁与鱼腹式索桁架通过竖向龙骨连为一体,以限制竖向承载结构和水平向抗侧结构绕自身中心轴旋转。张弦梁与鱼腹式索桁架组合支撑体系设计时存在的重点和难点是:稳定结构体系的建立、合理背索索力的确定、背索转折处鱼腹式索桁架加强措施和幕墙支撑体系与主体结构的连接方式。力学性能分析结果及工程实践表明:该体系具有较好的结构刚度,索力自平衡,且建筑效果简洁、通透。     

上海天然气调度指挥展示中心结构设计

针对上海天然气调度指挥展示中心钢结构设计,详细介绍了为避免平面及竖向不规则而采用的结构布置和连接构造处理。大跨度共享大厅采用大直径钢管柱和空间管桁架以提高结构抗侧刚度,在大跨度点式玻璃幕墙设计中采用鱼腹式桁架及预应力索桁架以满足建筑和结构的要求,介绍了风荷载计算参数的取值及拉索的预应力控制。     

水平预应力鱼腹索桁架在幕墙设计上的应用

近年来,一种新颖的幕墙结构型式在公共建筑外墙上应用越来越广泛,很引人注意,这种幕墙结构型式就是鱼腹索桁架.本文主要以滨海国际会展中心二期工程玻璃幕墙方案设计为例,分析了自平衡体系玻璃幕墙的设计理念与主体结构的关系,论述了水平预应力鱼腹索桁架这一新的幕墙结构型式在外墙装饰中的应用,并通过图纸与效果小样相结合的方式解剖了此新型幕墙全新的构造.     

广州新机场点支式玻璃幕墙设计介绍

本通过广州新机场航站楼点支式玻璃幕墙设计介绍，分析了幕墙结构体系与主体结构的关系，提出了合理的构造措施和预应力自平衡索桁架这一新的幕墙结构型式。     

三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成.介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案.设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面.设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力.对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致.研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求.研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌.分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算.此外还介绍了关键节点设计.     

点支式幕墙索桁架支承结构安全性检测方法

点支式幕墙的检测方法的缺乏使得点支式幕墙的安全性鉴定工作成为一个难题。预应力索桁架体系是点支式玻璃幕墙支承结构的典型形式。对玻璃幕墙各种损伤因素进行了总结,包括连接件失效、联系杆损坏、拉索预应力损失、节点坐标偏差和锚固端损伤,并在此基础上提出一种对幕墙索桁架支承体系安全性进行检测的方法。以某幕墙工程为例,从各种损伤因素的角度对幕墙工程的现状进行了检测,建立有限元计算模型进行承载能力分析并对幕墙安全性做出评估,验证了该方法的可行性。     

增设备用索对张弦桁架抗连续倒塌性能影响研究

张弦桁架冗余度低,若预应力拉索在意外情况下断裂,结构易发生倒塌.针对这一问题,基于变换荷载路径法提出了4种增设备用索方案.利用ANSYS/LS-DYNA对结构倒塌过程进行模拟,采用考虑结构初始状态的等效荷载卸载法模拟拉索的失效过程,模拟结果证明了增设备用索可以有效提高张弦桁架结构的抗连续倒塌能力.在不同支座水平刚度下,对传统张弦桁架及4种增设备用索方案断索后的动力响应进行分析,指出增设备用索抗连续倒塌设计方法更适用于支座水平刚度较小的结构.     

大连梭鱼湾专业足球场结构设计综述

大连梭鱼湾专业足球场属于复杂多结构体系,主要由混凝土框架结构、屋顶罩棚索桁架结构、屋盖膜结构,外幕墙钢结构、索结构和膜结构组成。罩棚为索桁架结构,支承于钢压环上,钢压环支承于56根直钢柱上,钢柱柱底、柱顶均铰接,局部设置柱间人字支撑。索桁架内侧设置索拉环,拉环内侧设置钢挑棚。罩棚上弦采用斜交索网,下弦采用径向拉索,上下弦索在平面交点处设置竖向钢撑杆。屋盖膜结构采用张拉膜结构体系。外幕墙采用钢桁架结构,环形坡道之间设置钢索加ETFE膜的幕墙。工程采用结构性能化设计,控制结构变形及承载力,并提出相应设计方案、设计原则、实现建筑效果并保证结构受力合理。     

中国石油大厦单层平面索网结构设计分析

单层索网是点支幕墙中的一种新型支承结构体系,因其具有通透性好,轻盈美观和施工灵活等特点得到广泛应用。索网结构中索的初始预应力对结构的刚度影响很大,随着风载等作用下索网变形的发生,索网的刚度会随之变化,计算中需要考虑预应力、几何非线性以及边界条件的影响。中国石油大厦工程的中庭索网幕墙跨度为40.5m,高50.0m,其中东立面大厅入口处的雨篷悬挑长度达14m,依靠水平支承钢桁架、索网中的竖索和后排竖向平衡拉索实现其稳定。本工程单层索网结构因其跨度大、复杂程度高,给设计和施工带来较大困难。本文对该复杂柔性支承结构体的设计及施工进行了详细介绍,内容涉及荷载计算工况、承载能力、变形能力、施工张拉过程模拟计算等。     

俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙支承结构选型分析

在满足建筑设计要求和工程经济性要求的基础上,进行了俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙拉索桁架的选型,并利用大型通用有限元分析软件对其最终方案进行了整体的分析。计算结果表明:温度荷载对结构的影响不仅包含由于温度变化直接产生的温度变形和温度应力,还应该考虑由于温度变化引起的预应力变化产生的二次结构影响。另外,钢桁架结构的刚度和拉索的内力是互相影响的,因此必须建立整体模型综合考虑钢结构和拉索桁架在各荷载工况组合下的共同作用。最终,所选用的结构体系的应力水平和位移情况均能满足设计要求。