车辐式张拉结构施工随机误差敏感性研究

深圳市宝安体育场屋盖结构为车辐式张拉结构,目前拟采用定尺定长设计与张拉的施工方法.在索系结构的张拉施工过程中,各种类型的构件会产生不同的制作与安装误差.这些误差对结构的位形与力学性能影响,涉及到误差影响的敏感性分析.针对宝安体育场屋盖结构,提出一个误差敏感性判定指标,对其施工过程中可能产生的各种误差进行敏感性分析,包括各类拉索的误差与外环梁误差等.通过对屋盖结构在各类随机误差同时存在下的结构力学性能研究发现,当构件加工与安装等各环节的精度满足一定条件时,宝安体育场屋盖结构能够抵抗各种随机误差造成的不利影响.     

宝安体育场车辐式屋盖结构整体模型施工张拉试验

宝安体育场车辐式张拉屋盖结构呈椭圆形马鞍面,索力分布不均匀。为制定一种索力控制精度高、对张拉设备要求低的张拉施工方法,进行了宝安体育场屋盖结构模型整体张拉试验及模拟分析,验证了 “定尺定长设计与张拉技术”能够准确获得设计初始态预应力。该方法对索材定长下料,在施工现场不调节索长,具有张拉过程简单,便于控制索力的优点。试验模拟了张拉径向索、顶升飞柱、张拉环索、隔榀张拉径向索4种张拉方案,结果表明：张拉过程中上径向索具有“张紧-松弛-张紧”的变化过程;上径向索松驰时,飞柱会出现倾斜的现象,倾斜角度可达0.1rad;4种张拉方案的操作难易程度有明显差异：张拉径向索方案所需的张拉力大,但是操作过程简单;顶升飞柱和张拉环索方案所需张拉力小,但需对结构节点和张拉设备做特殊设计;隔榀张拉径向索方案的工期最长。通过对上述4种张拉方案以及由张拉径向索方案演化出的3种分批张拉径向索方案的数值模拟分析和对比,为宝安体育场屋盖结构实际施工制定了张拉径向索的方案。     

车辐式索桁架模态分析与试验研究

通过对跨度为60m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1:10缩尺模型进行模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响,对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现:结构第1、2阶振型为反对称上下振动,第3阶为内环扭转振动,第4阶为内环相对扭转振动;试验和理论结果误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前4阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。     

车辐式张拉结构张拉过程模拟分析及张拉方案研究

车辐式张拉结构造型轻盈通透,常作为大跨度体育场建筑的屋盖结构形式.对于由索杆组成的车辐式张拉屋盖结构而言,屋盖施工常常采用整体张拉成型的方法,其张拉方案的制定以及张拉过程中"力"与"形"的控制是施工张拉过程的核心内容.分析制定张拉方案所应当遵循的原则,并以深圳宝安体育场屋盖结构为例,对拟制定的3种张拉方案进行张拉过程数值模拟分析,同时依据数值分析结果评估各种张拉方案的优缺点.     

张拉整体结构找形的力密度法

力密度法是张拉整体结构的一种重要的找形方法,文中首先对张拉整体结构找形的力密度法进行介绍,依据分析时关注的主要变量对力密度法的找形方式进行了分类,根据上述分类提出了应用力密度法的数值找形过程,找形过程只需要提供很少的信息,构件类型和节点的拓扑关系.力密度矩阵的特征值分解和平衡矩阵的奇异值分解在找形过程用于计算满足矩阵秩...     

张拉整体结构的力密度法找形分析

本文介绍了适用于带有索元的柔性空间结构找形的力密度法。对力密度法的基本公式修正后,将其用于张拉整体体系,并编制了相应的分析程序。对附加的约束条件,推导了扩展力密度法的基本公式。用本文编制的程序对三棱柱单元体、四棱柱单元体及四面体复合单元进行了算例分析,并对较复杂的四面体复合体的找形结果进行了试验研究。     

张拉膜结构力密度法找形分析中索边界的处理

本论述了力密度法找形分析原理并引入“T单元”的概念处理边界,建立了平衡方程组,完善了力密度法,为膜结构设计提供有效的方法。     

乐山奥体中心体育场车辐式单、双层组合索网罩棚结构设计

针对乐山奥体中心体育场索膜罩棚西侧外高内低、东侧内高外低的不对称构形,提出并设计了一种车辐式单、双层组合索网结构,充分发挥单、双层索网各自特点,此类型组合索网结构系国内外首例.针对此类结构的找形方法、关键影响参数、力学特点、屋面排水组织、整体稳定性、抗倒塌性能、关键节点进行了研究.结果 表明:采用以力密度法为基础的"虚...     

稳定索加强的张拉膜结构设计与分析

以台州大学风雨操场屋盖为例 ,简要介绍了在跨度大、支承结构较柔的实际情况下 ,采用面内稳定索辅助脊索、谷索共同承力的张拉膜结构的设计过程。并结合风洞试验结果 ,对三种找形方案 ,即不采用稳定索、采用交叉稳定索、采用斜稳定索的结构形式在不同工况下的受力性能进行了比较分析。     

车辐式大跨度张拉索膜结构的自振和静风作用分析

选取佛山世纪莲体育中心的大跨度车辐式张拉索膜结构作为研究的原始模型,着重讨论不同预应力度和不同的膜的张拉刚度对结构自振特性和静风反应的影响。计算表明,结构的预应力度对结构的自振特性和静风反应影响较大。     

宝安体育场结构设计关键问题研究

贯穿深圳宝安体育场整个结构设计流程,对各阶段遇到的主要问题进行研究。初步设计阶段,从建筑外观、体育场功能、结构特性和施工难易程度等角度比选3种方案。方案验证阶段,结合理论分析与宝安体育场1∶10模型试验,研究结构的静力性能和动力特性。深化设计阶段,通过介绍若干典型节点的细部构造,推广总结索膜节点的设计原则。研究结果表明：对宝安体育场而言,内外环均呈圆形且索膜形状一致的结构体型最优;A形柱可为整体结构提供有效侧向刚度,且沿索桁架方向对外环约束很小,是理想的外环支承;索桁架对外环施加集中力的同时对其提供侧向支承,因此外环一阶屈曲模态表现为以索桁架为侧向支点的失稳。     

工程结构可靠度认识

从结构安全性、耐久性、结构重要性系数以及结构分析方法等方面阐述了关于工程结构可靠度设计的内容,并提出了对目前可靠度理论发展的几点认识,以促进工程结构设计的发展,可供结构设计人员参考。     

动力松弛法与力密度法在索网结构找形中的比较分析

本结合几个典型工程算例对改进动力松弛法和改进力密度法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行了较系统的比较分析，分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索网结构的找形问题，并可达到很高的精度，但两种方法均有各自的优缺点。     

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。     

直接分析法在索结构设计中的应用

在阐述《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)等规范中与空间网格结构设计相关的稳定性设计规定的基础上,以某跨度为155m的含预应力索的空间拱桁架结构为例,对直接分析法和有效长度法的设计结果进行了比较。结果显示,在按应力比1.1进行计算长度法设计之后,再采用直接分析法进行杆件的验算和截面微调,可以使结构既满足直接分析法稳定性要求,又可较应力比为1.0的计算长度法设计结果节省4.5%的用钢量。     

悬索结构初始形态数值分析方法

主要介绍了悬索结构初始形态数值分析方法中最常用的三种方法:力密度法、动力松弛法和非线性有限元法,着重对后两种方法进行了介绍,并给出了相关的算例分析,为分析悬索结构提供了借鉴依据。     

东营会展中心结构设计中的关键技术

东营会展中心展馆结构采用管桁架+塔架拉索结构体系,上覆PTFE膜材;由于建筑功能要求不设缝,展馆钢屋盖长度达360m,层2钢筋混凝土结构长度达189m,属严重超长结构;会议中心采用车辐式索桁架结构,钢索的张拉工艺采用位移控制法。对上述设计中的关键技术进行了介绍,供类似工程参考。     

瓣形穹顶的建筑特点与结构形体研究

在总结了传统的穹顶结构特点的基础上,提出并用CAD技术建构了一种新型的空间网格穹顶结构——瓣形穹顶,同样是圆形平面,瓣形穹顶却可变化出各种造型极为丰富的空间形态,文章对瓣形穹顶的几何特征、建筑形态与构成、结构的受力特点和结构布置方案作了系统的研究,这种穹顶结构既可以用于中小跨度结构,也可应用于大跨度的空间穹顶结构。