长沙南站钢屋盖结构设计与分析

长沙南站是武广客运专线上的一个大型枢纽站,其A,B区上部大跨钢屋盖为曲面空间网格结构,局部采光顶屋面为张弦梁结构,网格厚度为3.6m;网格结构采用了多点支承,支承结构为钢管柱和多级分叉树形柱。为了满足建筑效果及节点承载力的需要,部分节点采用了铸钢节点,并对该类型节点进行了节点试验和有限元分析;工程通过风洞试验及风振分析解决了抗风问题,归纳了长沙南站屋面工程风荷载的分布规律。工程安装方案采用了改进版的分块吊装法施工,设计中用SAP2000软件进行了全过程的施工模拟分析,并比较了考虑施工模拟工况后对分析结果的影响。介绍了该复杂空间网壳结构的造型、布置、结构建模、节点设计、抗风计算、施工模拟和结构分析。     

北京2008奥运会国家体育馆

国家体育馆是2008年奥运会三大场馆之一,建筑总面积80 890m2。整个屋顶投影面积为23 225m2。国家体育馆的下部主体结构采用了钢筋混凝土框架剪力墙与型钢混凝土框架钢支撑的混合结构体系,屋盖采用了造型新颖的双向张弦空间网格结构体系。整体屋盖的双向张弦空间网格结构由二部分组成:1)大网格的正交正放桁架系组成的空间网格结构,网格间距为8·5m,结构高度为1·52~3·97m;2)在比赛区域,网格结构下部设置了撑杆和双向张拉弦杆,撑杆的最大长度为9·25m。网格结构上弦面内所有杆件以及腹杆和撑杆均采用圆钢管,下弦面内所有杆件为矩形管,钢索采…     

长江防洪模型大厅结构设计与分析

长江防洪模型大厅干流大厅主体部分单跨90m,长450m,采用120m跨钢管提篮拱+吊杆+90m跨预应力网架杂交空间结构。通过采用提篮拱及其吊杆作为屋盖网架的中间支座,将网架单向90m跨受力变为双向90m×90m受力,充分发挥了网架空间受力的优势;并在网架下弦设置预应力拉索,提高了结构的空间刚度;这些措施使该工程取得了较好的经济效益和建筑效果。重点介绍了结构选型、布置及分析,以及拱基础和预应力钢结构节点及网架支座的设计。     

宿州体育馆结构设计

宿州体育馆主场馆平面尺寸为120m×135m,地上3层,为大跨空间结构,下部主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。大跨曲屋面采用双向正交正放平面桁架体系。设计时对结构进行了风洞试验和地震安全性评价,按抗规方法考虑了屋盖竖向地震作用,考虑了大跨屋盖温度效应的影响,对支承屋盖的框架柱进行了中震设计,研究分析了相贯节点的构造加强措施,并采用ABAQUS软件对相贯节点进行了强度和稳定分析;采用PMSAP,MIDAS软件对整体结构进行了计算分析,两种软件计算结果均满足现行规范要求。     

上海铁路南站站屋结构设计

上海铁路南站是上海西南地区的交通枢纽,是第一座采用圆形平面的火车站。钢结构屋面最大直径约为275m,内圈柱子间的最大跨度为152m,采用带中心内压环的空间刚架结构体系。全面介绍了上海铁路南站工程结构设计中的关键技术问题。为满足主站屋严格的沉降要求,采用了桩端后注浆的钻孔灌注桩。为减小梁的高度,采用了超长预应力结构,解决了超长结构的温度问题。在大跨钢屋盖结构设计中,进行了钢屋盖整体稳定性及单根主梁的整体稳定性分析。研究了预应力及下部混凝土结构对钢屋盖的抗震性能影响。通过设置弹性支座并选择合理的弹簧刚度解决了屋盖温度作用问题。通过风洞试验并引入多点输入时程分析的方法,得到结构的等效风荷载及风振系数。采用拆杆法进行了屋盖预应力钢棒的施工验算。     

体内张拉成形空间网格结构受荷过程腹杆影响分析

体内张拉成形空间网格结构是由上弦、下弦(下弦管内穿索)、腹杆和侧向连接构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系;上弦是该结构成形及工作阶段最主要的受力构件,也是结构能否成形的关键。对一个100m跨的体内张拉成形空间网格结构,分析了腹杆截面、腹杆数目和刚臂腹杆节间数(刚臂长度)等腹杆参数对结构工作阶段性能的影响,指出刚臂腹杆节间数是影响结构使用的重要因素,并得出了各参数对结构影响的特点。     

网格结构受屈曲影响压杆套管加固法研究及工程应用

大跨屋盖体系中存在大量的正在服役使用的网格结构,其鉴定、诊断、加固、维修技术已成为加固技术研究的热点之一。网格结构加固中常常会遇到杆件的强度满足要求而稳定性不满足要求的问题。常规的替换杆件加固法或焊接增大截面加固法均存在施工风险大、工期长的问题。为减少对建筑使用功能影响,负载条件下进行加固并尽量减少施工现场作业成为网格结构压杆稳定性加固中亟待解决的问题。结合某屋盖网格结构加固工程,课题组提出了一种解决网格结构压杆稳定性不足的套管加固法,采用屈曲-接触力学理论推导和试验校核相结合的方法,针对加固后不同的破坏机理,建立相应的力学模型,分析内管及套管的屈曲变形特征、接触传力机制及套管与内管的共同工作机理。在此基础上提出套管加固后压杆稳定承载力的计算公式,为工程应用及规范制定提供科学依据。套管加固法减少了网架结构加固中的杆件拆除及焊接作业,降低施工风险,缩短施工作业时间,取得了良好的社会与经济效益,可为类似改造工程提供借鉴。     

武汉天河国际机场T3航站楼钢屋盖结构设计

武汉天河国际机场T3航站楼属于特大型枢纽航空港,屋面为自由双曲面,总投影面积约23.7万m^2,檐口悬挑最大39m,采用两向正交正放空间网格钢结构体系,屋面外围护系统采用直立锁边金属屋面系统,外墙围护系统为玻璃索网幕墙。介绍了T3航站楼屋盖结构分区、结构体系、结构计算设计、节点分析及试验研究等。针对本工程复杂的屋盖曲面建模,自主开发了建模软件,大幅提高了结构建模精度及效率;为了解决普通相贯节点强度不足的问题,采用了自主创新的带暗节点板的相贯节点和铸钢节点,并进行有限元分析和节点试验验证其安全性;创新设计的檩条连接节点,有效地减小了温度作用对钢屋盖的影响及屋面施工标高误差;钢结构健康监测系统的合理设计,确保了钢结构的施工质量和其在投入使用中的安全性及耐久性。     

重庆江北国际机场T2A航站楼屋盖钢结构设计

重庆江北国际机场新建T2A航站楼主楼屋盖为波浪式的双向弧形曲面。屋盖钢结构采用空腹格构柱+单层正交空间网格(双向弧形)的结构体系。结构设计包括动力特性和静力分析,以及非线性屈曲稳定分析。结构体系稳定,选用的构件截面、连接节点形式合理、美观,很好地体现了建筑形态和设计理念。     

大跨铝合金自由曲面网壳设计研究

G60拉斐尔科创云廊屋盖的一期工程尺寸为736m×126m,为超长大跨铝合金自由曲面网壳结构。屋盖通过钢结构树状柱支撑于11栋高层建筑屋顶。阐述结构设计过程中关键指标的设计以及荷载取值的原则，通过应变能最小的原则开展屋盖结构找形的研究，介绍屋盖结构中支撑体系设计和网格布置的考虑因素，进一步说明结构分析的关键计算结果。重点介绍本项目的铝合金板式节点性能研究，开展两组板式节点足尺轴压试验，并与有限元模拟对比分析，结果验证了有限元建模的有效性，并为结构设计的安全性和构造的合理性提供数据支撑。同时进行了3组试件抗剪加强节点试验，对比分析3种不同类型板式节点的受力特性和破坏现象。结果表明抗剪键具有良好工作性能。