大跨张弦桁架的施工吊装研究

大跨张弦桁架结构在国内的工程实践刚刚起步,国内尚未对此结构做过施工技术方面的专门研究。对大跨张弦桁架吊装施工技术进行介绍,并以 ANSYS 为分析工具,对张弦桁架的吊装技术作研究。     

上海世博会主题馆结构设计与建造方面的一些思考

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,是国内最大跨度展厅之一。针对屋盖跨度大、整体结构超长且平面不规则等问题,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,屋盖采用由新型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-黏滞阻尼支撑形成的混合支撑框架体系。在结构设计阶段以及施工过程中,针对施工中的一些关键技术问题进行了详细研究,主要包括126m跨度张弦桁架的施工张拉过程以及关键节点设计,屋盖支座施工过程释放,以及大跨度预应力楼面的施工张拉问题。     

合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度钢-铝组合张弦空间桁架屋盖体系设计技术研究

针对合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度屋盖,提出一种钢-铝组合张弦空间桁架新型受力体系,其中上部组合桁架的下弦杆、腹杆采用钢构件,组合桁架上弦杆采用铝合金型材,撑杆和拉索为钢结构,该体系集合了传统张弦桁架空间受力特点和铝合金结构的优点,形成铝合金主结构与屋盖围护系统一体化设计。介绍了屋盖受力体系的构成、钢-铝合金连接节点、一体化屋面和张弦桁架的分析设计结果,同时研究了屋盖结构的稳定性、抗连续倒塌等问题。分析结果表明,屋盖体系各项指标均满足规范要求,可为钢-铝合金组合空间桁架结构体系的研究和应用提供参考。     

主题馆西馆126m跨双索张弦桁架预应力拉索施工技术

世博会主题馆西馆屋面钢屋盖采用了126m跨双索张弦桁架,为此,对张弦桁架施工中双索同步张拉、不同工况下拉索施工张拉力以及结构变形、张拉起拱值等关键问题进行了研究分析。介绍了张弦桁架拉索的施工技术和索力监测技术,监测结果表明,针对性的措施取得了预期效果。     

大跨预应力张弦桁架施工全过程的有限元分析

某干煤棚主体结构由21榀跨度为126m的预应力张弦桁架组成,受施工场地限制,张弦桁架无法进行原位安装及张拉,为选择合理的施工方案并明确其可行性,分析了分段吊装加高空合拢的吊装方案,并采用有限元方法对张弦桁架的张拉及累积滑移进行了研究。结果显示主桁架分段吊装过程中应力和位移较小;张弦桁架中拉索的张拉仅对相邻拉索的索力影响较大;累积滑移时需要将张弦桁架的柱脚不同步位移控制在一定的范围内;滑移过程中结构最大组合应力呈上升趋势,但均小于材料强度的设计值。分析表明分段吊装累积滑移的施工方案合理可行,可为同类工程提供参考。     

厦门西站屋面钢结构施工关键技术

厦门西站屋面钢结构采用大跨度空间钢桁架和双向正交钢管桁架结构,是目前国内跨度最大的铁路站房,其施工难度大、技术要求高.对厦门西站钢结构工程施工中的关键技术进行了研究和探讨,重点介绍了楼板加固措施,主桁架ZHJ3,ZHJ2整体提升技术,屋面桁架提升技术等.利用有限元分析软件对钢结构工程主桁架和屋面桁架的提升过程及构件吊装进行模拟分析,说明提升过程中,整个结构体系处于安全状态.     

某大跨转换桁架高层钢结构设计

阐述了上海某大跨转换桁架高层钢结构设计思路。根据该工程的体型特点,对比了多种不同的转换结构方案,综合考虑各种因素最终选择"下托式"的主、次桁架转换方案。计算结果表明,采用该方案的结构整体指标满足规范要求,具有足够的抗侧刚度。在转换桁架设计中考虑了次框架的空腹桁架效应、活荷载不利布置和抗连续倒塌等因素影响;对转换层的楼板应力及转换桁架钢结构关键节点进行了有限元分析,并提出了相应的加强措施;通过施工模拟分析评估了施工顺序对整体结构的影响。该项目的设计过程及方法可为类似项目提供参考。     

镇江体育会展馆张弦桁架施工张拉分析与监测

镇江体育会展馆屋盖为大跨度对称张弦桁架结构,张弦桁架的张拉为施工中的重点和难点。本文首先通过三种张拉方案的比选,得出采用分批对称张拉是一种比较合理的施工方案;并采用ANSYS和ADINA有限元软件对张弦桁架的施工全过程进行了模拟,为张拉施工提供了理论数据。通过对桁架关键部位监测点的布置,开展了全部10榀桁架施工过程的实时监测。监测结果与计算结果比较后发现,两者的跨中竖向位移、杆件应力及支座位移均符合较好,模拟计算结果是可信的。最后分析得出了跨度变化且对称张弦桁架结构在张拉中的一些特点:单榀张弦桁架在张拉过程中,其跨中竖向位移和滑动支座位移在张弦桁架完全脱离支撑胎架后增长迅速,而其跨中轴向应力随索力增加而增长较为均匀。最后张拉完成后,各榀张弦桁架跨中竖向位移、滑动支座位移跨中轴向应力随跨度的增加而增大。     

广州亚运城体操馆结构施工过程模拟分析及关键技术研究

广州亚运城体操馆结构属于大跨度空间钢结构体系,钢结构屋盖通过内外环桁架及H型钢梁将飘带区单层网壳、比赛区拱架以及训练区桁架三部分联系为一体。基于结构的复杂性,在施工中仅仅考虑成型结构在不同荷载组合下的受力和变形是远远不够的。本文采用施工力学的方法对结构进行施工全过程模拟分析,并对结构在施工过程中的若干关键技术进行研究。研究表明:采用有限元法对大跨空间钢结构进行施工预分析是可行的。按照特定顺序施焊,并对环桁架进行分段施工,可以保证结构的施工质量及安全。环桁架分段单元的吊装满足受力要求,分段方法合理,有较高的安全储备。在此基础上总结了施工中的重点、难点问题,为此类大跨度空间钢结构的合理设计和施工提供了参考。     

基于多参数的张弦梁结构稳定性分析

张弦梁结构是大跨空间结构中的一种,由于具有优良的受力特性,张弦梁结构已在我国大型工程中得到应用,但对这种结构的设计和施工过程的理论研究还不够完善。对张弦梁结构设计和施工过程中的若干问题进行较为深入的理论研究,分析张弦梁(桁架)结构在使用阶段的静力性能,重点讨论在常见的最不利工况组合下,初始预应力幅值、矢高比与垂跨比、拱截面惯性矩(桁架截面高度)和撑杆间距及数目等参数对张弦梁结构静力性能的影响,得出一些实用性的结论供设计和施工参考。     

中国(太原)煤炭交易中心:展览中心结构设计

中国(太原)煤炭交易中心的展览中心采用大跨度螺旋形管桁架结构形式,中央区采光顶采用新型索网与索穹顶组合结构。全面介绍了展览中心工程结构设计中的关键技术问题。利用Rhinoceros曲面建模软件建立了大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型,通过风洞试验及有限元分析方法,得到结构的等效风荷载。基于对三维地震作用、各类重力荷载、支座位移及温度作用下的结构响应,经验证结构是安全可靠的。在设计中,采用起拱滑移同步等比卸载技术有效降低了结构空间尺度,达到最佳建筑及经济效果。     

中关村国家自主创新展示中心折线形布索预应力钢桁架结构设计研究

中关村国家自主创新展示中心采用折线形预应力大跨度空间桁架钢结构体系,该预应力体系在同类钢结构工程中应用很少,因此结构预应力体系选型及施工方法模拟分析对工程的安全性和可靠性具有重要的意义。采用不同计算模型,选取拉索布置形式、预应力度、桁架高跨比等几种主要参数,进行结构体系布局研究,总结预应力体系选型关键参数的合理取值范围;对相同承载力控制指标下预应力体系与非预应力体系进行了静力分析及静力弹塑性全过程分析,确认了预应力体系的有效性;应用单元生死法对结构预应力施工进行全过程模拟计算,分析了不同支撑安装方式对结构最终力学性能的影响,确定了合理的施工方案;同时进行了折线形转换节点的预应力损失分析及摩阻试验,通过对比位移、索力等关键参数的施工监测数据与理论计算值,验证了结构设计的安全性。     

某大跨空间桁架钢结构设计

结合较大屋面荷载下的大跨钢结构建筑项目实例,以建筑功能性、结构可靠性及设计经济性为前提,对比了不同桁架形式各自的优劣.同时,介绍了温度应力的影响以及桁架支座的应力计算.总结的设计经验可为类似的大跨结构项目中钢屋盖的选型和计算提供借鉴.     

北京展览馆综合楼展示中心结构设计

北京展览馆综合楼展示中心采用了框架剪力墙-空间钢桁架结构体系,对这种新型的空间结构形式采用了不同程序进行对比分析计算。分别采用了刚性和弹性楼板假定,并考虑了垂直地震作用、温度应力对结构内力与变形的影响,验算了罕遇地震作用下结构的弹塑性变形。对影响结构抗震性能的关键节点进行了抗震设计,为混合结构在高烈度区的应用积累了经验。     

大跨度煤场封闭结构预应力体系研究

针对顶部曲线较平缓的大跨度拱形钢结构,通过设置可抵抗拱方向荷载的张弦索和可抵抗反拱方向风吸力的斜索,形成了预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系,同时改善了拱形结构体系在不同方向荷载作用下的受力性能。采用有限元分析与实际工程设计相结合方式,以西来峰煤化工分公司焦化厂二期储煤场封闭项目为例,对非预应力钢桁架结构体系、预应力张弦钢桁架结构体系、预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系方案进行了体系选型研究。对上述3种结构体系的支座反力、主拱桁架弦杆轴力、结构竖向变形等方面进行对比分析,证明了张弦索-斜索钢桁架结构体系的优越性,同时针对预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系进行了布索方案分析,分析改变张弦索和斜索锚固端位置对结构弦杆受力及变形的影响,得出了张弦索布索范围覆盖拱架上弦受压区、锚固端位置接近拱架曲率最大处时,斜索上锚固端在拱架跨度的35%~40%位置时,对结构最有利;另外对张弦索、斜索的初拉力取值进行了方案比选,得到了拉索初拉力取值对结构杆件内力的影响规律,确定了张弦索、斜索初拉力取值均为1000kN较为合理。     

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程监测与模拟分析

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程复杂,不同施工方案及阶段结构刚度和荷载变化对结构安全影响不容忽视,但目前国内外对大跨空间结构多进行施工成型后的静力分析,缺乏对复杂结构施工过程中的受力监测与分析。为研究西安某体育馆大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的受力与变形性能,采用有限元程序MIDAS/Gen模拟该大跨空间结构旋转累积滑移施工过程的8个不同阶段,对辐射状倒三角桁架、加强桁架及“Y”型格构柱三类关键构件的应力与位移进行了仿真分析,并与实际监测数据进行对比。结果表明:数值仿真模拟结果与施工实际监测数据吻合较好,验证了数值仿真模拟的可行性; 通过预测不同施工阶段结构应力变化及最不利危险施工节点,可为施工阶段健康监测系统的分区建立及关键节点布测提供思路与依据,具有实际工程意义; 大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的内力变化较大,最大竖向位移常发生于桁架中间部位的下弦,为保证施工阶段安全性,应对外环桁架竖向腹杆、中心环桁架腹杆及上弦等关键节点进行重点监测及预警,避免施工阶段构件受损,保障施工安全。     

某体育中心空间管桁架结构设计

空间钢管桁架由于具有造型丰富、受力明确、用钢量省、施工方便等特点而被广泛地应用在大跨度公共建筑设施中。本文结合某体育中心工程设计,介绍了大跨度空间管桁架屋盖结构的计算模型确定、主桁架平面布置及支撑平面布置、主桁架设计、杆件及节点设计等内容,整个设计过程和设计方法及节点构造可供同类工程参考。     

国家体育场钢结构设计中的优化技术

针对国家体育场大跨度钢结构中存在用钢量较大的问题,通过对主结构和次结构的布置进行调整,使结构的受力性能与节点构造得到了改善;在板件应力状态分析的基础上,提出了适用于焊接薄壁箱形构件的设计方法;根据主结构与次结构受力的特点,提出合理确定杆件计算长度系数的方法;提出钢结构分段吊装方案,合理确定临时支撑塔架的位置,并考虑安装顺序对结构抗震性能的影响;通过合理选用新型中国产高强钢材,有效地控制了结构自重;在ANSYS软件平台上开发了设计与优化功能,以满足国家体育场复杂大跨度钢结构设计的需求;通过多种布索方案的综合比较,对采用预应力技术的可行性进行了深入的研究。通过对多种优化方法的研究与应用,有效地减小了国家体育场大跨度钢结构的用钢量,并取得了显著的技术进步及社会经济效益。     

广交会工艺品交易中心玻璃光篷悬索结构的设计

广交会工艺品交易中心玻璃光篷悬索支承结构由索桁架、受拉桁架、檩条(架)悬挑桁架及中心桁架组成。该工程结构分析时首先通过模态分析结构拓扑是否合理,同时建立了计算模型,考察结构几何非线性的强弱,设计中考虑了包括恒载、屋面活载、风载、地震荷载和温度荷载等荷载类型。在悬索结构成型和使用过程预应力张拉顺序及张拉力的大小可直接影响结构的安全性和适用性。确定张拉顺序为：张拉连系索→安装承重索→安装微调稳定索→放下悬吊重物。     

复杂大跨度钢管桁架结构施工关键技术

针对宁夏大学学生活动中心复杂大跨度钢管桁架结构的施工难点,重点介绍了钢管桁架的现场拼装、转换桁架临时支撑的搭设、高空散拼、放射状主桁架整体吊装及临时支撑的卸载等关键技术,旨在对同类项目的施工有一定的参考。