自由曲面单层三角形网格结构抗震性能研究

自由曲面单层空间网格结构作为一种新型结构形式,以其流畅自然的线条、灵活多样的结构形态,广泛应用于各类大型公共建筑中。自由曲面结构通过结构应变能为优化目标,节点坐标为优化变量进行曲面形状优化,以达到较好的静力性能,但优化后曲面的抗震性能,目前还缺乏了解。以自由曲面单层三角形网格结构为例进行结构形态优化研究,通过时程分析法研究优化后自由曲面网格结构在罕遇地震作用下的动力响应,总结其抗震性能。研究结果表明:经过形态优化后网格结构的静力性能得到很大提高;罕遇地震作用下,优化后网格结构最大位移出现位置由中部靠下部位转移到中部靠上部位,且3个方向的最大位移数值均小于优化前的网格结构;网格结构最大等效应力和最大轴向压应力都有一定幅度下降,网格优化和光顺化主要影响的是地震作用下结构的竖向位移,且优化后在El Centro地震波作用下结构最大竖向位移减少近25%,表明形态优化有效提高了自由曲面单层空间网格结构在罕遇地震下的抗震性能。     

异形双曲斜交网格单层壳高空拼装施工技术

文章以福州滨海新城综合医院为例,说明了异形双曲斜交网格单层壳高空拼装施工工艺流程,最后分析了异形双曲斜交网格单层壳高空拼装施工工艺。     

大跨度棱形单层钢梁网格结构安装施工技术

为了实现大空间建筑的使用功能,大跨度钢结构的应用越来越广泛。以镇江苏宁广场项目的大跨度棱形单层钢梁网格结构为例,利用有限元分析软件,模拟了其在正常工作状态下的受力与变形情况,从而制定相应的预起拱方案,保证了大跨度钢结构的安装质量。对类似大跨度钢结构工程施工具有一定的参考意义。     

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。     

新型单层空间大跨度不规则曲面钢网格结构施工关键技术

衢州市文化艺术中心和便民服务中心建筑外形新颖,结构复杂,安装精度要求高,通过施工模拟验算,合理选择起重设备,采用地面拼装、分单元吊装、科学卸载的技术思路进行施工,创新性地采用“屋脊环梁定位、主杆逆装”技术实现新型单层空间大跨度不规则曲面钢网格结构精准高效安装。     

大跨度环状单层空间网格钢屋盖施工关键技术

以重庆某项目家庭娱乐中心（FEC）钢屋盖施工为背景,阐述一种大跨度环状单层空间网格钢屋盖的施工关键技术,并对该技术所涉及吊装过程的受力情况进行了计算分析。该施工关键技术针对FEC钢屋盖四周存在劲性框架结构,自主研发设计了装配式组合三角形措施支撑装置,并进行了FEC大跨度环状八边形单层空间网格钢屋盖安装方法的创新。实践表明,利用自主研发设计的装配式组合三角形措施支撑装置代替满堂支架,可实现大跨度环状单层空间网格钢屋盖高效安全地施工,为类似工程的施工提供了参考。     

C型钢柱及外附着双曲网格施工技术

莆田黄金珠宝文化馆项目设计造型如轮船,下小上大,周圈设置36榀C型钢柱,最大倾斜悬挑达28m,最高28m,其外围附着空间双曲斜交网格,网格单元杆件为圆管,采用地面拼装、双机抬吊的方案实现大尺寸C型钢柱和空间双曲网格钢结构的无支撑安装。C型钢柱施工采用双机抬吊进行起吊、空中翻身等,从而实现无支撑安装。双曲网格施工通过合理分片、分片的三维拼装、双机抬吊就位等步骤完成安装;同时结合有限元分析软件对各环节的吊装单元进行复核,验证可行性。结果表明,C型钢柱和空间双曲网格安装精度良好,相对偏差不超0. 5%。     

钢骨混凝土转换层施工技术研究

采用ABAQUS软件对钢筋和型钢混凝土梁式转换层施工全过程进行了数值模拟,并对不同支撑方案进行了对比分析。分析结果表明:采用荷载传递法施工时,需要支撑的最少层数为三层,下层楼板的受力才能满足要求;使用叠合浇筑法施工时,在开始第二次浇筑之前应考虑拆除上一层的支撑,否则会使得本层的重量通过支撑体系全部传递给之前一层,从而引起结构破坏。     

单层空间网格结构抗连续倒塌的多尺度有限元模型分析

采用多尺度有限元模型对单层空间网格结构进行抗连续倒塌分析，综合了不同类型单元在有限元分析中的优点，有利于提高计算精度，合理确定不同类型单元之间的连接是确保其计算精度的关键。以两个单层空间网格结构的典型子结构拟静力试验结果作为校验，探讨了多尺度有限元模型在空间网格结构抗连续倒塌分析中的应用，提出了基于位移一致原则的不同尺度单元之间连接关系建立方法。以此为基础，完成了Kiewitt与Geodesic单层球面网壳的抗连续倒塌分析。研究结果表明：采用所提出的位移一致原则，连接界面与微观响应区域保持适当距离，可以得到结构计算的最优近似解；多尺度有限元模型在节约计算资源的基础上能够得到正确、合理的计算结果，采用刚性节点假定能够进一步减少模型的单元数量；多尺度有限元模型分析能够更为细致地显示局部应力分布，寻求网格结构失效的起始位置。此外，由多尺度有限元模型所建立的空心球节点，能较好地模拟结构的实际受力工况。     

自由曲面网格结构的力学性能研究

首先介绍了自由曲面网格结构网格划分方法的研究现状。其次,基于浙江大学空间结构研究中心自主研发的自由曲面网格划分专用软件ZD-Mesher,选取曲面展开和引导线法结合的网格划分方法,对同一曲面划分不同走向的网格。最后,根据自由曲面的网格,建立有限元分析模型,分析并比较同一曲面不同走向网格的力学性能。结果表明,由此得到的自由曲面网格,基本实现了美学与力学的兼顾统一。     

自由曲面索支撑空间网格结构形态优化

索支撑空间网格结构是一种新型的单层网壳形式,主要应用于玻璃采光顶结构中。由于目前对自由曲面索支撑空间网格结构形态方面的研究国内外还相对较少,为此提出了一套适用于该类结构的形态优化方法。该优化方法采用结构整体应变能为优化目标、结构高度为优化变量、共轭梯度法为优化算法。根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。采用该方法对自由曲面索支撑空间网格结构进行形态优化研究,得到结论如下:首先,采用本文形态优化方法,收敛速度快,形态优化后结构的力学性能提高很大;其次,形态优化过程中平面四边形网格属性不变,优化变量少;最后,对优化后的离散网格重新进行拟合生成曲面,对该曲面重新划分网格,保证网格长度相等。重新划分网格为结构构件加工和施工提供了便利,而且结构力学性能削弱不大。     

超高层建筑自由曲面单层网壳屋顶安装施工

苏州现代传媒广场采用曲面单层网壳屋面结构安装中存在空间定位难度大、高空拼装焊接体量大、安装偏差控制难、累积变形合拢难等问题.为了解决上述问题,采用了桁架分段高空拼装方法,确保了工程的安装精度.     

大跨单层折面空间网格结构施工全过程分析

以深圳大运会体育场大跨屋盖为工程背景,分析了新型“单层折面空间网格结构”的受力特点;基于大跨空间网格结构的矩阵力学模型,考虑结构在施工过程中几何时变、约束时变、荷载时变等特征的基础上,建立了考虑时变效应的施工状态非线性求解分析方法及其步骤,并利用ANSYS的APDL语言编制了单层折面空间网格结构的施工全过程分析程序.分析结果表明:结构在施工过程中的最大位移、最大应力均随之出现一定程度的波动;支撑内力在卸载过程中均有较大波动,其波动幅度最大接近于初始值的2倍;施工完成时结构中的应力与设计状态存在差异,位移分布也出现了不对称的现象.分析结果可为临时支撑的设计与施工过程的控制提供指导和依据.     

自由曲面空间网格建筑形态获取与模型实现

随着结构设计手段、施工技术及材料的发展和应用,现代建筑的外观追求以"曲"为特征的连续、平滑的形态,和柔和的艺术美感。文章提出并实践了自由曲面网格建筑外形的一种逆向设计方案,包括从物理模型到数字模型的三维信息输入,和从数字模型到物理模型的实物展示。引入三维扫描与三维打印技术,追求精确和便捷的一体化研究,达到曲面网格建筑美感和结构性设计的统一。     

单层折面空间网格结构性能研究及设计

结合深圳世界大学生运动会体育中心主体育场结构设计的关键问题,剖析单层折面空间网格结构的受力机理,对其刚度与变形控制、动力特性设计、极限状态下受力破坏机理、稳定承载力及强度设计等问题进行了探讨与研究。研究表明:提高径向拟桁架体系的抗弯刚度,如增大立面拟桁架柱中构件的截面积,以及增大屋面折面或立面折面的高跨比是提高结构整体刚度的有效方式;设置肩谷环向构件能够显著减小结构的自振周期,从而减弱风振效应;应重视受力较大的拉弯主构件设计,其与节点的连接部位在施工时应重点控制焊接质量。合理设计下,单层空间折面网格结构具有良好的刚度、稳定承载力性能及变形能力,同时具有足够的安全储备,在关键部件失效的情况下不会发生连续倒塌。     

深圳大运中心主体育场单层折面空间网格结构临时支撑卸载技术

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和临时支撑体系布局,分析了不同卸载工况对结构产生的影响,综合等比例卸载和等距离卸载方法的优点,采取大吨位千斤顶和计算机同步控制卸载技术,成功解决多点高行程卸载和80个千斤顶同步控制的难题。     

三向网格曲面单层索网幕墙体系研究概述

结合东莞篮球中心柱体育馆索网幕墙项目,提出了一种全新的幕墙结构体系-三向网格曲面单层索网幕墙体系。论述了索网结构的特点和在幕墙上的应用范围,明确了三向网格曲面单层索网幕墙体系的研究内容及关键技术。     

双壳曲面空间网格结构施工监理控制要点

双壳曲面空间网格结构简单灵活地实现了大跨度和复杂的几何结构造型,且施工速度快,不受季节影响。适用于各种大型体育场馆、会议场所、博物馆等大跨度、多曲面和复杂几何造型要求的应用。结合工程实际阐述了该结构施工过程的监理控制要点。