上海世博温室张弦铝合金网格结构体系研究与工程应用

以上海世博温室热带雨林馆(P3)为工程背景,结合温室建筑对结构通透性的需求,首先对平板型屋盖结构体系的设计难点进行分析,对结构体系方案进行比选及计算分析研究。采用小模量非线性有限元方法并结合边界条件对屋盖结构进行找形分析,构建张弦网格结构体系,进一步对比分析了张弦网格结构体系和蜂窝型空间网架结构的特点,分析结构体系的竖向和水平向抗力系统。结果表明两种结构体系均能满足结构刚度、稳定性及受力要求,都可有效解决多边形铝合金平板型结构面外刚度不足的难题,且对屋盖结构复杂边界的适应性好。结合项目建筑效果、加工和施工难度等综合考虑,本项目最终实施方案为张弦铝合金网格结构体系,可推广应用于自由曲线边界屋盖建筑中。     

某大跨试验厅结构设计与屋盖施工分析

某试验厅的计算跨度为119. 8m,为单层单跨建筑,其屋盖采用张弦梁结构,屋盖下部支撑为型钢混凝土柱,整体为框排架结构。采用两种不同模型的结构计算软件MIDAS Gen(v8. 00)和SAP2000(v14. 1. 0)对整体结构进行了对比计算分析,并结合结构性能化设计要求,介绍了张弦梁的设计要点,给出了弹塑性时程分析和抗连续倒塌等分析结果,最后对屋盖滑移施工方案进行了介绍。证明了结构体系的安全性、合理性,并对大跨屋盖的施工提出了技术依据。     

深圳湾体育中心钢结构方案设计

作为第26届世界大学生运动会的开幕式体育场,深圳湾体育中心在设计之初,便因其方案的新颖奇特,备受关注。体育中心屋盖部分采用了"建筑结构一体化"的设计手法以及"一场两馆一体化"的设计理念,建筑的复杂曲面造型和紧凑化的设计决定了结构的复杂性。体育中心钢结构屋盖为超大跨度空间结构,平面尺度约530m×240m,由单层网壳、双层曲面网架及竖向支撑系统构成。单层网壳为复杂的空间曲面网格结构,采用箱形弯扭构件编织而成的四边形网格构成。竖向支撑系统包括支撑网壳的31棵树形柱、支撑网架的V形柱、观景桥立柱和下沉广场西立面幕墙柱。介绍了钢结构屋盖的结构体系组成特点,回顾了屋盖钢结构方案设计的全过程。     

大跨X形网格立体共梁张弦结构施工关键技术

武汉大学大学生体育活动中心屋盖钢结构采用大跨X形网格立体共梁张弦结构体系。针对该新型张弦结构体系,采用常规施工技术手段难以达到设计要求。以该大跨X形网格立体共梁张弦结构体系施工工艺为基础,从四轨不带索累积滑移、屋面整体卸载、多级对称循环张拉等方面介绍大跨X形网格立体共梁张弦结构的施工关键技术。     

某建筑功能复杂的综合体育馆大跨结构设计

成都体育学院综合体育馆项目主体采用现浇混凝土框架结构体系,屋盖大跨度钢结构采用张弦桁架,存在建筑功能复杂、楼板不连续、斜柱、扭转不规则等特点。介绍了项目的结构设计详情,对项目中大跨度钢结构屋盖进行多种结构方案比选,充分考虑建筑外形特点,采用张弦桁架结构实现了建筑结构一体化设计。对大跨度钢结构屋盖进行了线性和非线性稳定分析,结果表明结构稳定性能较好;采用动力方法对大跨度钢屋盖结构进行了防连续性倒塌分析,并对屋盖结构的关键节点进行有限元分析,改善了《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于销轴节点局部承压的计算方法。采用大直径缓连接预应力技术保证大跨度混凝土结构的安全,同时采用变截面的次梁设计方法解决了支承主梁的剪扭计算超限的难题。     

监利游泳馆张弦梁屋盖结构设计

为配合营造轻盈通透的建筑氛围,监利游泳馆屋盖采用张弦梁结构体系。梭形张弦梁和V形撑杆方案的应用,改善了张弦梁的平面外稳定性。介绍了张弦梁结构布置,设计参数的选择和静动力特性,阐述了确定张弦梁结构初始预拉力的基本原则,利用3D3S和Midas Gen对结构进行了结构大位移几何非线性整体稳定性分析。     

恩施青云崖游客中心钢结构设计

恩施青云崖游客中心采用钢框架+单层平板网格屋盖结构体系,对其结构设计中的方案选择、屋盖杆件受力和验算、结构极限承载力、关键部位加强构造措施等进行分析研究。结果表明,菱形网格柱可较好地满足建筑及整体刚度要求,平板网格结构杆件可忽略轴力影响按受弯构件设计,整体结构具有较大安全冗余度,且符合喇叭柱重要构件破坏滞后一般构件的概念设计;加强构造措施能有效保证计算假定实现和结构安全。     

福州奥体中心体育馆不规则十字转多角度菱形箱体钢柱制作技术

福州奥体中心体育馆地上4层(局部6层),混凝土看台最高点高度22.120m。钢结构最高点高度39.7m。下部混凝土结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构;上部钢结构屋盖采用四边形环索弦支-张弦组合结构及平面主次桁架结构,钢结构墙面采用单层菱形交叉网格结构。该建筑结构体系极其复杂,在设计过程中采用了PKPM、ETABS等多种软件进行结构计算、分析、设计。介绍该体育馆支撑墙面单层菱形交叉网格结构的不规则十字转多角度菱形箱体钢柱的相关制作技术。     

国家网球馆“钻石球场”结构设计

国家网球馆"钻石球场"是一座带有开合屋盖的现代化体育建筑,看台采用现浇钢筋混凝土结构,外立面16组V形柱与环向框架及48榀径向框架共同构成抗侧力体系。为了防止基础在地震作用下发生破坏,在主体结构外立面的底部设置环形承台,从而使基础的抗震性能显著提高。固定屋盖在活动屋盖移动范围内为双层平面网格结构,活动屋盖的移动范围以外为三层网格结构,并通过设置4组中间支承点,有效增强了屋盖刚度,有利于活动屋盖平稳运行。为了避免支座出现上拔力,在屋盖结构卸载以及所有荷重施加完毕后最终固定部分支座。在进行空间结构网格布置时,充分考虑其受力特点,对屋盖开口周边、尤其是轨道桁架部位进行了加强。采用部分杆件之间搭接焊的方式有效减小焊接空心球直径。固定支座安装严格控制在设计合拢温度要求的范围内进行,避免出现过大的正温差或负温差。     

Y形柱稳定性分析研究

Y形柱是机场航站楼屋盖支承体系中常采用的一种构件形式,作为主要承重构件,其稳定性决定了屋盖结构的整体承载能力。利用荷载-位移全过程跟踪技术,考虑几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷,研究了在竖向和水平风、地震作用下薄壁Y形柱的稳定性。研究表明:竖向荷载作用下Y形柱以分叉段平面外屈曲为主要失稳模式;Y形柱对初始几何缺陷不敏感;水平风荷载对Y形柱稳定性不起控制作用;竖向和水平荷载作用下,发生面外失稳前柱子分叉处已经进入塑性变形,柱子强度问题先于整体失稳。     

环肋型悬挑桁架在某体育场钢结构罩棚中的应用

某体育场结合建筑屋盖的连续造型,采用"环肋型悬挑桁架+外圈立体桁架约束环+端部钢拉杆+局部柱间V形支撑"的结构体系。该结构体系充分利用屋盖曲面的整体面内刚度,并在外圈设置一道立体桁架的约束环,以形成良好的整体刚度。其中,屋盖曲面的面内刚度由其各榀悬挑桁架上弦连续的交叉斜撑提供。屋盖钢结构体系仅通过铰接钢柱脚支承在2层混凝土楼盖上,与下部混凝土结构为相对独立受力体系,避免两者之间的不利影响。重点介绍这种结构体系的静力性能、非线性极限荷载分析及抗连续倒塌性能分析设计。     

京张高铁清河站主站房钢结构设计

清河站造型新颖,西侧立面仰斜,屋面西高东低.为实现京张精品站房"展示结构自然美"的设计理念,结构主站房根据建筑立面及内装修效果要求,采用了建桥合一结构体系.地面以上结构采用钢结构,设计了"A柱+Y柱+直柱支承悬链型钢桁架屋盖"的结构体系.其中A柱西侧支腿倾斜角度与建筑仰斜角度吻合,巧妙地将结构构件融合于建筑立面,同时为...     

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…     

长沙国际会展中心展厅大跨度下凹形钢屋盖结构选型与设计

长沙国际会展中心展厅钢屋盖呈反天际线的下凹形态,室内不设吊顶,屋盖钢结构力求简洁规则,以保证良好的室内观感。严格的观感要求和大跨度为屋盖结构的选型和设计带来挑战,经过多方案比选和优化,最终采用张弦梁结构。介绍了展厅屋盖结构体系选型、结构布置优化、构件形式优选及钢屋盖静动力特性、极限承载力,阐述了下凹形态张弦梁的侧向稳定性问题及解决方案,介绍了关键节点构造。分析结果表明,下凹形张弦梁结构有效满足建筑的美观需要和大跨度钢屋盖的受力需要,结构构件形式的优选和创新进一步突出建筑概念,实现结构构件建筑化。     

复杂型钢混凝土结构钢筋绑扎施工技术

国家体育馆总建筑面积8.09万m2,地下1层、地上4层;结构体系为型钢混凝土-钢支撑-框架剪力墙混合结构,钢屋盖结构形式为单曲面、双向张弦桁架钢结构;建筑外围由78根型钢柱、437根型钢梁、278组钢支撑(其中八跨为双重支撑)组成;柱高22.940～37.133m,在角部及柱顶部布置柱间钢支撑,柱间支撑长度均超过10m,最长达15.17m;柱型钢截面主要为王字形,梁型钢截面为H形,框架结构如图1所示.     

南京禄口国际机场T2航站楼结构设计

介绍了南京禄口国际机场T2航站楼的结构体系、设计方法和分析结果,着重阐述了密切配合建筑造型和空间需求确定钢屋盖结构体系的过程。提出了屋盖相连的分块混凝土结构整体分析的近似方法和非均布式预应力筋布置方式缓解大尺度混凝土结构温度应力的措施;基于显式积分方法进行了整体结构动力弹塑性分析,采用瞬态动力时程分析方法对屋盖钢结构进行了结构连续性倒塌分析,利用荷载-位移全过程跟踪技术对Y形柱进行了整体稳定性分析,最后对几个关键性节点的做法进行了介绍。     

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。     

苏中江都机场航站楼钢屋盖结构设计

苏中江都机场航站楼钢屋盖为波浪式双曲屋面,屋盖结构结合建筑造型要求,采用了多榀钢屋架+单层四边形斜交网格的结构体系。针对钢屋架、斜交网格等不同方案以及抗侧力构件的分析、比较,确定了合理的结构方案。钢屋盖的动力特性和静力分析表明结构具有可靠的受力性能。选用屋盖构件截面、连接节点时充分考虑了外露结构的美观要求,结构较好地体现了建筑形态和设计理念。     

石家庄国际会展中心中央大厅结构设计

石家庄国际会展中心中央大厅长约800m,宽约100m,规模大、结构体系复杂。屋盖竖向支承体系由结构树和Y形柱两种结构形式组成,屋盖采用折板网架。介绍了结构选型及构件布置特点,给出了各种荷载取值及相应计算结果,并对结构设计中的一些关键问题进行了深入分析。通过弹塑性分析,详细分析了结构的抗震性能;研究了结构柱计算长度系数取值及节点受力情况。     

常州工学院体育馆结构设计

1工程概况常州工学院体育馆主体为2层钢筋混凝土框架结构,屋盖为张弦梁形式的预应力钢结构。建筑面积约为4920m2,建筑最高处为22.68m,是座多功能的综合性体育馆。由于建筑立面造型、室内美观、平面功能的需要,屋盖的8榀梭形张弦梁钢屋架高低错落放置,屋面为双向曲线,形成轻盈飘逸、优美的屋盖造形。其主要的平、立、剖面分别见图1、图2、图3。2结构计算处理屋盖的张弦梁上弦在形成平衡体系时为抗弯构件,下弦为受拉构件,腹杆为受压构件;结构在使用荷载作用下,上弦受压,腹杆受压及下弦受拉。其跨度为42m,矢高为4m,初状态的几何尺寸如图4所示。…