温度作用对大跨度钢屋盖结构受力与变形影响的探讨

温度作用会引起大跨度钢结构构件强度和刚度的变化,以广州某演艺中心体育场馆大跨度钢屋盖为工程背景,建立了大跨度钢屋盖有限元分析模型,对不同荷载工况下钢屋盖杆件应力和关键节点位移进行了对比分析,重点研究了温度作用对钢屋盖应力和变形的影响,结果表明,温度作用对于钢屋盖支座附近杆件以及下弦杆应力的影响最大,在内力设计时应引起重视,而对其他位置杆件应力影响相对较小;温度作用对于钢屋盖支座处节点水平向位移影响较大,负温差会增大桁架跨中竖向挠度,而正温差对于桁架跨中竖向挠度则有所减小。温度作用对大跨度钢屋盖结构受力与变形的影响规律可供同类工程温度分析参考。     

寿光体育场78.80m高钢桅杆施工技术

寿光体育场屋盖采用钢管桁架结构,分为径向桁架和环向桁架,径向桁架一端为铸钢滑动支座,另一端与环向桁架相贯,通过预应力拉索与4根高度78.80m钢桅杆连接,从而相互连接形成空间结构体系。根据体育场的结构难点和特点,采用有限元软件ANSYS进行仿真分析,介绍钢桅杆和拉索的设计计算、施工工艺,并通过施工监测确保结构安装质量。     

张弦空间结构的非线性分析

运用非线性有限元基本理论研究张弦空间结构的非线性特征。针对5个张弦空间结构工程,研究结构的几何非线性、材料非线性和边界条件的状态非线性特征,揭示其基本力学特性。分析表明:张弦空间结构的刚性构件体系贡献了结构的线性刚度,结构的变形协调使拉索应力刚化进而增大结构的几何刚度;对索施加初始预拉力可以增大结构几何刚度,但不影响结构总刚度增量的变化规律;结构总刚度的非线性部分随荷载步的改变而更新,结构分析须先确定结构所处的荷载工况;结构材料进入塑性后表现为结构总切线刚度中线性部分的降低,当结构达到弹塑性极限承载力时表现为结构材料失效。基于张弦结构的自平衡特性,当张弦空间结构滑动支座滑移达到滑程时,结构的边界条件转变为相应的铰支座或弹性支座。通过屋盖结构支座附近同位置且同方向的下部支承结构体系的刚度与屋盖邻支座区域杆件体系刚度的比较,可方便准确地对屋盖单独模型进行屋盖结构在实际工作环境中边界条件的模拟。     

中国浦东干部学院钢结构设计及研究

中国浦东干部学院是国家干部培训基地之一,钢结构屋盖的最大跨度近63m,采用了双向正交钢桁架体系。钢屋盖主要支承在钢柱-支撑上,并运用了多种滑动支座、摇摆柱、梭形钢结构桁架柱,以减少屋盖的跨度并丰富建筑的表现手段。主要介绍了大跨度钢结构的结构布置、其动力特性及各工况下的内力分布、基础拉梁、摇摆柱、梭形钢结构桁架柱、滑动支座的设计等内容。     

北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。     

大跨度正交平面桁架钢屋盖设计优化与分析

某工程大跨度钢屋盖设计采用正交平面管桁架结构形式,其跨度达117.90 m。结合工程实践,介绍了大跨度屋盖整体设计方案选型及优化、管桁架设计及优化、大跨度正交平面管桁架设计技术研究、钢屋盖支座设计及优化等内容。较常用钢结构屋架形式而言,该管桁架结构的设计用钢量减少约44.50%,相关的优化与分析可供类似设计参考。     

西宁市公共事务受理中心混合结构设计

为了满足建筑造型、内部使用空间以及悬挂重载等要求,西宁市公共事务受理中心采用钢筋混凝土框架结构主体和钢桁架大跨度屋盖的混合结构体系。对该受理中心结构体系的分析和设计有关内容进行了介绍。通过对单独模型和整体模型的结构受力和变形的对比分析,得出了钢-混结构体系之间协同工作对整体结构性能产生的影响,验证了钢结构屋盖可以通过合理设置隔震球型钢支座和单向滑动支座等支承于下部钢筋混凝土框架结构之上,能最大限度地降低上部钢结构屋盖与下部钢筋混凝土框架由于各自不同的结构特性而产生的不利影响。有关分析和设计方法可供其他类似工程参考。     

广州体育馆屋盖结构设计

介绍广州体育馆大跨度钢屋盖的结构设计 ,包括荷载取值 ,静、动力计算分析与屈曲分析 ,节点设计等 ,并介绍了预应力拉索作为柔性支撑体系在屋盖中的应用     

复旦大学正大体育馆钢屋盖结构设计

复旦大学正大体育馆钢屋盖采用了拱-索-空间钢桁架的结构体系,受力复杂。利用ANSYS软件,较真实地模拟屋盖的边界条件和支座刚度的影响,分析了拉索的初始预拉力取值。对屋盖进行了动力特性、抗震性能及整体稳定性分析,结果表明,结构低阶振型以水平振型为主,拉索预拉力对结构的内力影响较小,结构具有较好的抗震性能。     

宁波国际会议展览中心大跨度钢结构设计

宁波国际会议展览中心主展厅大跨度屋盖支承条件复杂，风荷载效应显著。通过风洞试验确定屋盖的风压分布情况，在网壳结构的部分钢管中填充混凝土以平衡部分风吸力。采用抗震球形钢支座克服支座相对位移对屋盖结构产生的影响。小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系，在展厅巾部设置了四肢钢管组合柱，从而有效地减小了屋盖的跨度与高度。为了适应大跨度屋面温度变形的要求，采用了滑板式聚四氟乙烯橡胶支座。     

飓风作用下某大跨体育馆屋盖的结构选型分析

菲律宾某地最大设计风速达到215 km/h,风力17级,属于飓风,因此大跨屋盖的结构设计异常困难。该地的某大跨体育馆的下层屋盖为游泳馆屋盖,并作为上层屋盖的支承点和看台;上层屋盖为大跨度空间钢桁架结构,屋盖东西长为130.0 m,南北宽为31.0 m。考虑屋盖跨度大、整体结构超长的特点,上层屋盖采用平面管桁架形式,下侧游泳馆屋面及看台采用空间三角管桁架结构。基于屋盖结构方案的可行性比选,选取普通框架管桁架结构、斜拉空间桁架、斜拉空间桁架加配重3种方案,进行结构整体建模的非线性分析,比较整体结构的挠度、构件规格、结构用材以及可施工性。分析认为,结构方案3具有较好的经济性和结构性能,比较适用于考虑飓风作用下大跨空间结构的结构形式。     

广州新白云国际机场航站楼钢结构整体曲线滑移施工技术

广州新白云国际机场是国内已建和在建机场中的最大机场,其中主航站楼钢结构的安装具有较大的难度。机场主航站楼屋面采用双曲面空间管桁架结构以及人字型柱支承体系,管桁架截面为倒三角形,连续跨度220m。人字柱为梭形截面三管格构柱,最大高度35.5m。安装采用地面分段拼装、高空分组组对、桁架与胎架整体曲线滑移的施工技术。本文将详细介绍这一施工技术,并重点论述空间管桁架的拼装、胎架的设计、滑移系统的设置及实施等关键技术。     

广州大学城中心区体育场钢顶盖结构施工图设计

广州大学城中心区体育场东西看台钢顶盖分别采用悬索与网壳结构。东看台顶盖是悬索结构,在设计及施工阶段均进行了仔细的几何非线性内力分析,使得施工得以顺利完成;并采用重混凝土灌注箱梁解决了工程悬索下倾角小、屋盖重量较轻的问题。西看台顶盖网壳结构是较为扁平的壳体,受力较为特别,受温度影响较大,通过设置液体粘滞阻尼器及专门设计的可滑移抗拉球铰钢支座,使结构的温度约束内力大为减小;且存在多管相贯和小角度相贯的圆管节点,通过运用高韧性可焊接铸钢节点,使问题得以解决。     

上海铁路南站新型大跨度钢屋盖结构抗震研究

对上海铁路南站主站屋新型大跨度钢屋盖结构的抗震性能进行了研究。通过有限元分析,研究了影响此类屋盖结构动力特性的不同因素。得出的结果有:预应力效应影响屋盖结构的振型频率分布;下部混凝土结构与上部屋盖的共同工作效应相当于为屋盖提供了刚度较大的弹性支座;几何非线性特性影响不显著。在时程分析基础上,研究了多维地震输入对屋盖地震响应的影响,指出内柱为屋盖结构的一个较薄弱部位;给出了拉索预应力的初始设计值;并通过时程分析,验证了该预应力设计值可以保证拉索体系在多遇和罕遇地震下均能够正常工作。     

世博会主题馆钢结构设计与分析研究

主题馆作为2010年上海世博会 “一轴四馆”核心建筑群的重要组成部分,建筑平面南北向217.8m、东西向288.0m,其中,西侧展厅为126m×180m无柱大空间。针对屋盖跨度大、整体结构超长且平面不规则等特点,对屋盖结构体系选型和下部框架支撑体系选型进行了详细比选,最终,屋盖采用了由索撑张弦桁架与立体桁架组成的长度为270m的4跨连续梁结构,下部钢框架采用了钢支撑与粘滞阻尼支撑形成的混合支撑框架体系。对结构设计中的一些关键问题进行了分析研究,得到以下结论：与局部抽空方案相比,屋盖满堂支撑方案下结构整体性较好;滑动支座与预应力拉索的合理应用,提高了屋盖结构效率,同时释放了屋盖对下部结构水平推力;混合柱间支撑方案既满足结构抗侧刚度的要求,同时有效降低了超长结构温度作用内力;东侧展厅变截面箱梁方案综合兼顾了建筑形式、结构受力以及设备管线穿行的要求。     

深圳游泳跳水馆主馆屋盖结构分析及风振响应计算

深圳游泳跳水馆主馆屋盖结构采用了一种新颖的大跨度空间结构形式——带斜拉桅杆系统的主次立体桁架结构。本文首先介绍了该屋盖结构的结构布置特点以及结构计算分析要点。结合该屋盖结构的分析,本文特别对目前大跨度屋盖结构分析的两个重要问题——预应力分析方法和风振响应计算进行了讨论。文中归纳了三类等效的拉索预应力空间结构的预应力分析方法,即断索法、初作用法和初内力法。同时采用模态补偿法对该屋盖结构的风振响应进行计算,最终通过一个等效风振系数的形式来反映。根据该屋盖结构的分析结果,本文最后对斜拉桅杆系统拉索张力的预应力效应及合理取值、分支拉索的结构性能、圆钢棒拉索的受力特性等问题进行了讨论。     

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖弹塑性时程分析

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖为复杂大跨空间结构。采用有限元分析程序ANSYS对航站楼主楼包含下部混凝土框架和上部钢屋盖的整体结构进行了罕遇地震下三向地震波输入的弹塑性时程分析,跟踪了钢屋盖的位移、关键构件应力、内力历程等动力反应,并加以分析比较,考察钢屋盖的弹塑性发展历程。根据分析结果对钢屋盖结构的抗震性能进行了评价,认为钢屋盖结构具有良好的抗震性能。     

考虑竖向地震作用的排架柱抗震设计

在对跨度大于24m的排架结构进行抗震设计时,引入屋架竖向地震作用的影响,对8度、9度区分别用现行规范规定的方法和振型分解法计算大跨度屋架的竖向地震作用,进而计算屋架在竖向地震作用下的支座反力值,将支座反力值施加在排架柱顶,使之参与排架柱的截面抗震验算,乘以不同的分项系数参与内力组合,对比计算结果得出在进行排架柱抗震设计时应该考虑竖向地震作用影响的结论.     

单层索网幕墙在建筑外墙上的应用

玻璃幕墙中的单索结构支撑体系是拉索结构体系中的一种,它由单根单向拉索组成,由于幕墙玻璃与单索之间的距离比较小,单索结构支撑体系大大节省了大跨度结构支撑体系所占的建筑空间,是一种全新的受力体系。本文以常州市体育馆会展中心入口处为例对单层索网幕墙作一简要介绍。     

水电站地下厂房洞室顶拱的形成与锚固

在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。