索支承门式刚架承载性能影响因素分析

运用由梁单元、杆单元及索单元组成的混合有限元法对索支承门式刚架结构进行参数分析 ,从而明确了撑杆数目、撑杆截面面积、钢索预应力、钢索面积、钢索垂跨比等因素对这种结构力学性能的影响 ,得出了一些有用的结论 ,供工程设计时参考     

基于ANSYS的索穹顶施工过程逆向模拟分析

以实际工程为背景,采用非线性有限元法对索穹顶施工过程进行了逆向模拟分析,通过改变索长实现结构的整体提升,索长改变通过施加温度荷载实现。在ANSYS中建立了索穹顶的索杆梁有限元模型,主动索和辅助索为2节点索单元即link10单元,被动索采用多段的link10单元来模拟,撑杆为link8单元,内环梁为beam4单元。利用ANSYS中强大的APDL编程功能开发了索穹顶结构施工过程逆向模拟分析程序,为整体提升技术在大跨度索穹顶结构中的应用提供了有益的参考。     

蜂窝四撑杆型索穹顶的构形和预应力分析方法

提出了一种新型的蜂窝四撑杆型索穹顶,它的构形为索穹顶的上弦索是一种蜂窝形网格布置,下弦节点处设有四根撑杆,上弦节点处设有两根撑杆.改变了现有国内外工程应用和研究的索穹顶,如肋环型、葵花型、Kiewitt型、鸟巢型索穹顶的上弦为长矩形条或联方形的网格布设,也改变了上、下节点处只有一根竖向撑杆的特点.完全抛弃了Fuller构想拉索海洋与撑杆(压杆)孤岛的构形.这种蜂窝四撑杆索穹顶具有环索、斜索数量少,撑杆和整体结构稳定性好,施工张拉方便,造型丰富优美等诸多优点.文中还根据节点平衡方程,推导了蜂窝四撑杆型索穹顶预应力态索杆内力的一般性计算公式,对若干参数的索穹顶给出了索杆预应力的计算用表和对比分析,以了解索穹顶预应力态的分布规律和特性.本文研究为索穹顶的设计和选型提供了新形式、新思路.     

索穹顶结构体系创新研究

我国自2009年开始建有跨度20 m左右的索穹顶,至2016年已建成跨度超百米的索穹顶结构。但回顾国内外所建成的该类空间结构,均属于传统Fuller构想张拉整体类索穹顶。其上、下弦节点只有1根垂直于水平面的撑杆,形式比较单一,如肋环型索穹顶,上弦节点的环向水平刚度较差。为此,提出了Fuller构想单撑杆（不垂直于水平面）类索穹顶,有利于增加结构跨度。并进一步提出了非Fuller构想多撑杆（下弦节点可设置2根、3根、4根撑杆）类索穹顶。这不仅可改善结构传力性能,而且又能减少斜杆（斜索）和环索数量,方便施工张拉成形。若采用多种撑杆（包括单撑杆）且多种方式设置,当上弦选用径向布置时可归纳称之为肋环系列索穹顶,当上弦选用葵花布置时可归纳称之为葵花系列索穹顶。由肋环系列索穹顶和葵花系列索穹顶可构成多种组合形式索穹顶。研究丰富了索穹顶结构形式、体系和类型,为索穹顶的设计和选型提供了新思路、新空间。     

张弦梁结构动力特性分析

采用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对简支和两端固定铰支张弦梁结构进行了动力特性分析,探讨了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对两类张弦梁结构动力特性的影响,并就各种情况进行了比较,得出了一些有用的结论。     

2008奥运会羽毛球馆预应力损失对结构体系影响分析

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式进行预应力施工。由于加工制作安装技术难度大,环索与撑杆相连的下节点之间的实际预应力损失比设计取值偏大,引起环索各段索力不均。本文通过在环索节点和撑杆下节点间耦合自由度并增加变刚度弹簧单元来模拟预应力张拉时环索带摩擦滑移,利用此方法可以在有限元模型中模拟施工监测得到的各段环索预应力损失;在此基础上进一步分析了预应力损失对弦支穹顶结构的内力、变形以及整体稳定的影响。研究表明:预应力损失造成径向拉杆内力发生大幅度变化;造成钢网壳内力分布不均匀;对结构的整体变形影响不大,只是使同圈的结构变形不均匀;使结构的整体稳定性能下降20%左右。     

倾斜撑杆式索穹顶结构节点及张拉模拟

分析了索穹顶结构节点的特点,设计了适合倾斜撑杆式索穹顶的节点形式。另外对倾斜撑杆式索穹顶结构的施工张拉方法进行了探讨和研究。利用有限元分析软件对3类施工张拉方案进行模拟,分析内力变化规律,评价各种张拉方案的施工可行性,并给出了建议张拉方案。     

抗风索式张弦梁抗风性能静力试验研究

为验证抗风索有效性,探究抗风索对延迟下弦索松弛及松弛后整体刚度影响,以及抗风撑杆高度和不对称风荷载对结构抗风性能的影响规律,以拱形张弦梁结构为研究对象,进行了抗风索式张弦梁静力加载试验及相应数值分析。试验模型由跨度3 m、矢高120 mm、垂度180 mm、榀间距1 m的3榀张弦梁组成。施加节点集中荷载,采用自主设计的张弦梁抗风撑杆节点,通过改变抗风撑杆高度、抗风索索力和荷载类型等方式共设计了3种模型和9个加载工况。研究结果表明:有限元分析结果能与试验结果较好吻合,提高了抗风索的张弦梁抗风性能,抗风索的存在会改善结构的整体刚度;通过将模型倒置再静力加载方式模拟风吸力,张弦索逐渐松弛,抗风索成为主要抗风构件;抗风撑杆高度对张弦梁抗风性能影响较大,模型1对应抗风撑杆高度较为合理;张弦梁结构对非对称风荷载较为敏感,增大抗风撑杆的高度能有效提高结构的整体刚度,从而有效抵抗不对称风荷载。     

蜂窝单撑杆型索穹顶的构形及预应力态的简捷计算法

研讨了一种新型的蜂窝单撑杆型索穹顶结构,它的几何构形为上弦索,是一种蜂窝形网格布置,整个结构仍属于"拉索海洋和压杆孤岛"张拉整体的Fuller构想,但并不要求压杆垂直于水平面,而在径向平面内有一倾角,故可称为蜂窝单撑杆型索穹顶结构。采用节点平衡方程,对蜂窝单撑杆型索穹顶结构的预应力态提出了简捷分析法,详细推导了预应力索杆内力的一般性递推计算公式,并根据若干参数给出了大量的算例计算结果,以了解索穹顶预应力态的分布规律和受力特性。研究工作可为索穹顶结构的选型和设计提供参考。     

轮辐式交叉索结构构形研究及其预应力态分析

以传统轮辐式索结构为基础,提出一类轮辐式交叉索结构,该类结构由双层外环压梁、双层内环拉索、内环撑杆、径向交叉布置的径向承重索、径向稳定索及它们之间的联系索杆组成。采用径向索交叉布置的新形式可减小结构层高度,改善结构整体抗扭刚度,同时形成的“空间谷脊效应”便于屋面组织排水。根据内环撑杆布置方式的不同,轮辐式交叉索结构又可分为竖撑杆型和人字撑杆型两种不同构形的轮辐式交叉索结构。基于节点平衡方程,对提出的两种轮辐式交叉索结构进行预应力态分析,推导出轮辐式交叉索结构预应力态内力的计算公式。此外还将轮辐式交叉索结构的预应力态受力特性与传统轮辐式索结构进行对比,并考虑不同内环结构高度、内外环几何中心高差等几何参数下结构的自应力分布情况。结果表明,轮辐式交叉索结构具有结构高度低、结构刚度大、受力合理等特点,在大型体育场等建筑中有很好的工程应用前景。     

带狗骨式调节器的张弦梁结构的设计与施工

在对张弦梁结构的撑杆与索的连接方式进行探讨的基础上,根据现有张弦梁施工中存在的撑杆竖向精度无法保证的问题,提出解决方法,即采用狗骨式调节器保证撑杆的竖向位置,同时介绍其优点和工作机理;其次对结构进行了静力分析并与实测值进行了比较,得到如下结论:索张力与拱梁起拱值(实测值)在开始阶段呈非线性变化,其后呈线性变化,斜率与理论值基本相等,最后阶段起拱值迅速增大,斜率大于理论值;实际结构的刚度比理论值小;实际结构的狗骨式调节器发挥了保证撑杆竖向位置不动的作用;最后对单榀张弦梁的施工过程予以介绍。     

吉林省速滑馆屋面钢结构预应力索拱体系施工技术

吉林省速滑馆屋面为桅杆式钢结构预应力索拱体系，钢结构吊装采取分段吊装并集合高空散装，穿插进行索结构挂索施工。然后进行钢索张拉，测试索应力，根据测试数据最后进行整体索张拉调整。     

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。     

吉安白鹭大桥钢管拱安装技术

吉安白鹭大桥为主跨188m的中承式钢管混凝土系杆拱桥,钢管拱安装采用缆索吊机斜拉扣挂吊装施工方法。拱段连接采用外法兰形式,每根钢管对接设4个连接点,用螺栓定位。每节拱段对应一组扣索和锚索,下端采用P型锚,上端采用夹片锚。合龙段安装速度要快,松钩前应确保其与两端拱段接头充分顶紧。     

东胜体育场大跨度倾斜钢拱安装技术

鄂尔多斯东胜体育中心采用钢管拱桥的设计理念,通过钢索将屋盖大部分重力荷载传递给钢拱。钢拱地平面以上整体跨度为320m,拱高129m总重为2606t。施工中合理选择设备,应用钢拱提升及高空旋转技术,钢拱高处合龙及对接精度保障技术,控制温度荷载和卸载稳定性,顺利完成施工,可为同类施工提供参考。     

鸟巢型索穹顶结构索杆退出工作后的受力性能分析

分析鸟巢型索穹顶结构在满跨和半跨荷载作用下部分索松弛以及单根索、杆破断后的受力性能。研究发现,脊索松弛对结构整体刚度的影响很大;而随着索、杆破断位置的不同,结构的受力性能有很大差异。     

弓式支架结构在乌鲁木齐游泳馆工程中的应用

介绍了一种新型空间钢结构——弓式支架结构,该结构具有自重轻、施工快、可拆卸等特点。乌鲁木齐石化总厂游泳馆弓式支架结构,设计中采用梁索组合模型进行有限元分析,施工时采用拼装顶升,滑移就位的安装方法,取得了较佳的经济效益。     

索支承门式刚架模型静力试验研究

本文设计并实施了一榀10m跨索支承实腹式门式刚架模型试验。通过对不加预应力的普通门式刚架以及两种不同预应力水平索支承刚架的静力试验,不仅验证了索支承门式刚架结构承载性能上的优越性,而且了解了在预应力施加过程中以及在荷载作用下索支承刚架结构内力和变形的变化规律。试验还就索支承刚架的节点构造形式及预应力施加工艺进行了探讨。为探索这种结构的理论分析方法,本文还采用混合有限元法分析了试验模型,并通过试验与理论结果的对比分析验证了该方法对这种结构的适用性。     

大跨度索支承实腹式门式刚架钢结构及其应用

针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题 ,提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。详细分析了这种结构的受力性能、施工工艺和主要节点构造 ,得出了一些有实用意义的结论和建议