三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成.介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案.设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面.设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力.对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致.研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求.研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌.分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算.此外还介绍了关键节点设计.     

宝安体育场车辐式屋盖结构施工误差敏感性试验及误差限值控制方法研究

采用定尺定长设计与张拉技术进行施工时,确定拉索以及其他刚性构件的施工误差限值对工程建设和验收非常重要,但目前缺乏相应的统一标准。为此进行了宝安体育场屋盖结构施工误差敏感性试验,模拟了车辐式结构径向索、环索、飞柱的长度以及环梁位形的施工误差。研究结果表明：径向索、飞柱长度以及环梁径向位形误差对本榀索桁架预应力的影响约为相邻索桁架的2~3倍,对距离3榀以上的索桁架影响较小,将这3类构件定义为局部敏感性构件;环索误差对各处径向索预应力的影响较接近,定义环索为全局敏感性构件。在此基础上结合一次二阶矩可靠度指标,提出车辐式结构施工误差限值的控制方法。该方法首先将预应力变化量表达为施工误差值随机变量的线性函数,依据构件的敏感性分类确定线性函数的项数;然后由预应力变化量得到临界状态方程和一次二阶矩可靠度指标;最后由可靠度指标需要满足的范围得出每个施工误差值应满足的统计学限值。该方法得到的施工误差限值可以用于指导宝安体育场车辐式屋盖结构的施工和验收。     

宝安体育场刚性受压环位形偏差对车辐式张拉结构成型状态的影响研究

车辐式结构是由索桁架和刚性受压环组成的自平衡体系,其刚度由索系的预应力提供,常采用定尺定长设计与施工,即拉索的索头长度不可通过螺纹调节.这种设计能够简化索头设计和制造,便于施工控制;同时也决定了受压环的位形对于成形状态索力有关键作用.以深圳宝安体育场屋盖结构为例,首先阐述了车辐式结构受压环位形变形预调值的概念和计算方法,其次研究了受压环位形偏差以及幕墙支承体系等附属结构对于主体结构成形状态的影响,并介绍了计算方法.     

体育场罩棚索桁架结构施工方法及监测

某体育场为空间索桁架结构,由刚性外压环梁、内环索、上径向索、下径向索、吊索、压杆和柱间交叉支撑组成。该工程索桁架共有38榀,其跨度大、悬挑长,榀数多,呈空间形态及整体的受力较为复杂。为减少施工搭设支架费用,缩短工期,根据工程特点设计了针对该工程的施工方法。利用ANSYS有限元软件分析得到支承结构在各个关键施工阶段的变形规律及受力特点,并用FBG传感器对结构施工张拉阶段预应力变化做实时检测,为施工过程提供依据。提出的施工方法及监测手段可为类似结构的施工提供参考。     

援柬埔寨国家体育场屋盖斜拉索桁结构施工技术

援柬埔寨国家体育场屋盖采用斜拉索桁结构,针对全柔性鱼腹式索桁架与斜拉索相结合的技术特点,采用低空胎架拼装、斜拉索整体提升、下径向索分步张拉的施工技术.通过采用分段螺杆式节点,有效承受了环索节点处的不平衡力.对施工过程监测方法与监测内容进行研究,保障拉索施工阶段结构安全与质量.     

轮辐式索桁架外围支承结构拆撑方案对比研究

三亚体育中心体育场罩棚为轮辐式索桁架结构,其外围支承结构体系施工时共布置126个临时支撑胎架,临时支撑体系拆除是影响结构成型状态及施工安全的重要因素.综合对比位移、应力、支座反力等多因素,对拆撑方案进行对比研究,最终采用先拆除中柱胎架,然后从长轴方向附近开始逐步拆除南北侧的内外环胎架,最后从短轴方向附近开始逐步拆除东西...     

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。     

枣庄市市民中心体育场索结构工程施工技术

枣庄市市民中心体育场屋盖采用全新索结构体系,不同于国内同类型车辐式索桁架结构,其上径向索采用交叉斜拉索网,内环索上、下环之间设置斜拉索,使铸钢节点产生较大的不平衡力,对环索索夹抗滑移提出较高要求,增加了施工难度。针对索系施工方案的探讨与分析,研究索整体张拉、下料精度控制、索夹抗滑移措施等关键技术,选择最优方案,并成功用于本项目,同时对选定的施工方法关键步骤进行详细分析和研究。     

援柬埔寨国家体育场斜拉索桁结构施工过程分析

援柬埔寨国家体育场罩棚体系是由索桁架、环索、稳定索及斜拉索组成的空间斜拉索桁结构,最大悬挑跨度约65m。为制订一种安全可靠且有效的施工方案,对援柬埔寨国家体育场罩棚的预应力张拉方案进行施工过程分析,确定在施工张拉过程中各跨挠度、钢结构应力和拉索索力的变化规律。采用ANSYS软件对索结构进行施工仿真模拟,分析施工过程中的索力、结构变形和钢结构应力等数据,确定拉索施工方案,保证结构安全性。     

大连梭鱼湾专业足球场结构设计综述

大连梭鱼湾专业足球场属于复杂多结构体系,主要由混凝土框架结构、屋顶罩棚索桁架结构、屋盖膜结构,外幕墙钢结构、索结构和膜结构组成。罩棚为索桁架结构,支承于钢压环上,钢压环支承于56根直钢柱上,钢柱柱底、柱顶均铰接,局部设置柱间人字支撑。索桁架内侧设置索拉环,拉环内侧设置钢挑棚。罩棚上弦采用斜交索网,下弦采用径向拉索,上下弦索在平面交点处设置竖向钢撑杆。屋盖膜结构采用张拉膜结构体系。外幕墙采用钢桁架结构,环形坡道之间设置钢索加ETFE膜的幕墙。工程采用结构性能化设计,控制结构变形及承载力,并提出相应设计方案、设计原则、实现建筑效果并保证结构受力合理。     

车辐式张拉结构体型研究与设计

掌握车辐式张拉结构的找形方法和了解体型对结构受力性能的影响,是设计该类轻型屋面的关键,为此结合理论推导和数值模拟方法对这两方面展开研究。首先,引入力密度法用于结构初始平衡态的确定,提出“由形找力再找形”的思路,从而避免了拓展力密度法收敛性差的缺点,成功实现了马鞍形车辐式张拉结构的找形分析。然后,分别从内外环平面投影、外环空间形态以及索桁架形式等多个角度对单、双层车辐式结构的体型进行比选,分析不同体型结构的适用性和结构刚度的主要影响因素。研究结果表明：内外环形状相似对车辐式结构最为有利;马鞍形外环的高差对结构刚度影响很小;凸索桁架能有效提高结构刚度,但应注意避免侧向失稳。     

深圳宝安体育场索张拉结构精度控制的若干措施

深圳宝安体育场索膜结构采用车辐式索张拉结构与膜结构的组合,其中车辐式索张拉结构采用预应力全封闭钢索,膜结构采用PTFE玻璃纤维膜材料.体育场的外环为马鞍形状,结构体型复杂,钢索的长度全部不可调节,显著加大了工程设计及施工难度.为达到设计方对施工成型后的结构精度要求,在深化设计中解决了恒载及预应力下整体模型重建、钢结构安装状态和制作状态的模型制作、钢索索长确定等课题.施工过程中通过对钢索的标示线管理、索夹的高强螺栓预张力管理、36点同步张拉及4点同步张拉的实施管理,保证了工程质量,达到了设计的精度要求.通过对最终施工形态与设计形态的比较分析,得出了在钢结构的制作安装误差、钢索的制作安装误差满足设计要求的情况下,采用定长索的做法可以满足设计要求的结论.     

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...     

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。     

拉索对索-桁穹顶结构的敏感性影响分析

索-桁穹顶结构中拉索的施工是该种结构的难点和关键点.在实际施工中,拉索的初始预应力值往往难以与设计值完全一致,因此,研究拉索对索-桁穹顶结构的敏感性,指出具体拉索是否具有敏感性,对设计与施工均有指导意义.本文采用正交设计分析法,对索-桁穹顶结构中的拉索按L8建立正交表,分别研究了拉索对该种结构的静力、动力及稳定性的敏感程度.结果表明,外环索对结构的性能甚为敏感,内环索对结构的动应力较为敏感,而斜索对结构的稳定性十分敏感.     

Geiger型索穹顶结构模型抗连续倒塌试验研究

索穹顶结构冗余度低,关键构件的破坏可能会引起结构连续倒塌。为了解索穹顶结构的抗倒塌性能,并找出影响该结构体系抗连续倒塌性能的关键构件,采用拆除构件法对跨度6 m的Geiger型索穹顶结构模型进行了抗连续倒塌试验研究。结果表明：单根构件破断后,除个别构件外,其他大多数构件的内力均减小;不同工况下,产生最大竖向位移的节点随破断构件的位置不同而不同,单根构件破断引起的结构最大竖向位移为跨度的1/14;影响索穹顶结构抗连续倒塌性能的关键构件是环索及外斜索;对于同类型构件,构件失效位置对结构抗倒塌性能的影响由内向外依次增大;保证外圈环索不失效是索穹顶结构抗倒塌的关键。     

整体张拉及杂交结构体系的特点与应用

重点介绍了空间结构近几年出现的若干新结构形式以及它们的构成和受力特点、主要设计问题及设计理论;这些新结构涉及到:索穹顶结构、弦支穹顶结构及巨型网格弦支穹顶结构、张弦梁(拱)及张弦桁架结构、悬吊索系及斜拉结构、车辐结构及索拱结构等。     

拉索失效后的弦支穹顶结构稳定性能研究

弦支穹顶是近几年迅速发展起来的一种新型空间结构体系,它是一种典型的空间型弦支结构形式.本文总结弦支穹顶布索特点,对弦支穹顶局部拉索破断失效后的结构进行了特征值屈曲分析和非线性稳定性分析,得到了不同拉索失效后的非线性稳定分析临界荷载和一阶屈曲特征值,前者小于后者但在规律上是一致的.最外圈拉索失效对弦支穹顶一阶屈曲特征值和非线性稳定分析临界荷载改变最大,表明最外圈拉索对弦支穹顶稳定性影响最为显著.最后给出了不同拉索失效情况下拉索内力分布图,揭示了某一圈拉索失效后内力重分布情况,可得最外圈拉索在不存在失效单元时索力始终最大,存在失效单元的拉索索力一般最小.这些结果为弦支穹顶结构在抗连续倒塌能力方面提供一定的基础,同时也对弦支穹顶结构的推广应用具有一定参考意义.     

索穹顶结构截面和预应力优化设计

针对索穹顶结构的优化设计现状，并从适合索穹顶结构工程应用的角度出发，本首先对选定截面情况下的预应力优化和选定预应力情况下的截面优化两种情况分别作了研究，然后采用分层优化法较有效地解决了截面尺寸与预应力同时优化的问题，得出了一些有用结论。