鲁-台经贸中心展厅复杂钢结构设计

鲁-台经贸中心包括展览区、商业区、共享大厅等功能区,主体采用框架-剪力墙结构,外围采用钢结构网壳围合成整体。展览区是双层展厅,展厅楼面和屋面均采用钢桁架体系。楼层结构采用双向布置的钢桁架,是由主桁架、次桁架、小桁架等组成的多层次桁架系统。屋面采用大跨空间钢桁架结构,主桁架为倒三角形管桁架,跨度72m。通过边桁架、拉结桁架和上弦支撑等,将主桁架拉结成为整体。本项目钢结构具有空间造型复杂、跨度大、荷载重、结构超长等特点。采用多种程序建立空间模型,对结构进行整体分析和多种补充分析,包括:楼层钢结构活荷载不利布置分析、竖向振动分析;屋面钢桁架稳定分析;整体结构动力弹塑性分析等。对重点部位和重点构件提出专门的性能目标。重视钢结构节点和构造设计,保证钢结构的安全性和冗余性。项目已投入使用,钢结构受力性能良好,结构体系安全可行。     

钢构体稳定可靠性之我见

一、钢结构稳定性近二三十年来,高强度钢材的使用、施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究对象。钢结构基本构件的理论研究成果很多,基于各种数值分析的稳定分析已较成熟。但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待深入研究。正确地进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。自二十世纪六十年代以来,网壳结构的非线性稳定性分析一直是国内外学者们注意的焦点。英、美、意大利、澳大利亚、罗马…     

苏州新湖明珠城商业体天幕钢结构设计

苏州新湖明珠城商业体天幕钢结构为树状柱支撑网壳结构,屋面网壳形状为自由曲面,采用三角形网格.各分支构件的极限屈曲荷载和树状支撑杆件的计算长度系数采用屈曲分析计算.对树状柱构件采用二阶直接分析法进行复核,计算结果表明:与计算长度系数法对比,二阶直接分析法所得相应构件的应力比增大,网壳结构宜采用直接分析法设计.针对结构整体...     

弧形柱面网壳与球面网壳结合结构整体稳定性能分析

网壳结构是一种在国内外大跨结构中广泛采用的结构体系,具有受力性能合理、外型美观等优势,但由于某些构件承受较大的轴向压力,故对整体稳定的影响必须要考虑。基于实际工程背景,首先考虑开设洞口和雨篷对网壳结构稳定性的影响,建立三种模型进行线性稳定对比分析,进行了完善结构和带缺陷结构的几何非线性和几何及材料双重非线性整体稳定分析,通过计算分析,总结出弧形柱面网壳与球面网壳结合结构整体稳定性的特点,可为类似工程的稳定设计提供有益的借鉴。     

深圳湾体育中心钢结构屋盖稳定性能研究

深圳湾体育中心钢结构屋盖为超大跨度空间结构,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。首先基于弹性屈曲分析方法,深入地研究了结构的失稳模态和成因;其次,通过全过程跟踪结构的平衡路径,对结构非线性弹性和弹塑性稳定性能进行了研究,揭示了该类网壳结构的特殊失稳机理,提出针对该工程网壳结构的稳定设计准则;最后,采用有限元对网壳的局部稳定进行了分析,基于分析结果给出了网壳构件的计算长度系数取值。     

某下回上凹交通枢纽结构设计分析

通过对一种特殊的下回上凹形结构受力特性通过模态分析、弹性分析、温度分析和稳定分析等技术手段满足受力要求。重点针对建筑效果和受力需求采用八角形柱帽、纠偏支座和网壳连接节点等特殊节点,并采取有限元分析和试验验证节点安全可靠性。针对下回上凹的不规则结构,对整体结构进行大震弹塑性分析,重点考察关键构件例如屋盖支撑柱、南北楼连廊楼板和屋盖钢结构在大震下的受力性能和损伤情况,针对受力薄弱部位进行配筋和构件加强。计算分析结果验证了下回上凹结构的安全性和可靠性。     

某观光塔项目超限高层钢结构设计

山西省某观光塔项目地上十三层,地下一层,结构高度为81.68 m,采用钢框架-中心支撑结构体系,属于高层钢结构。该结构存在扭转不规则、楼板局部不连续、尺寸突变三项超限情况,属于一般不规则的超限高层结构。设计中采用YJK与MIDAS/Gen两款软件进行分析比较,针对不规则项采取了控制钢构件应力比在规定范围的措施进行了加强。为了解结构的抗震性能进行了小震和大震下的计算分析,结果表明该结构模型计算指标比较理想,整体设计满足规范要求。此外针对关键部位的钢结构节点使用YJK/Solid Fea进行了有限元分析,通过增加型材的壁厚对薄弱部位进行了加强,控制最不利工况下的应力不超过规范的限制。该结构屋面网壳的稳定性采用MIDAS/Gen进行了非线性分析,分析结果表明该网壳的稳定系数满足规范要求。最后给出了超限高层钢结构设计的几点建议。     

北京工人体育场开口单层扁薄拱壳罩棚钢结构整体稳定性能研究

北京工人体育场钢结构罩棚为周边设置摩擦摆支座的开口单层扁薄拱壳结构。为提升结构整体稳定性，采用考虑结构整体初始缺陷的4等分杆件模型进行有限元模拟，针对拱壳整体形态、构件截面规格和支座刚度共计3类11个参数进行单变量敏感性分析，评估结构在特征值屈曲分析、弹性和弹塑性全过程分析下的受力性能。分析表明：弹性全过程分析临界系数与特征值屈曲分析临界系数间具有强线性相关性，二者比值平均为0.535;结构塑性折减系数平均值为0.418;拱壳整体形态类参数的敏感性相对较高，其中拱端高差敏感性最高；构件截面规格类参数中，拱肋和外环梁截面规格的敏感性较高，支座刚度的敏感性相对较低。提出了结构整体稳定设计流程，结合特征值屈曲敏感性分析结果、构件承载力富余度和弹塑性全过程分析出铰杆件类型进行综合分析，有助于提高结构整体稳定设计效率。     

北京信息科技大学图书馆中庭喇叭形网壳结构建模与设计

北京信息科技大学图书馆中庭幕墙高25 m,两端粗中间细,形似喇叭,结构形式为单层钢结构网壳,构件采用矩形钢管。由于单层网壳结构非常纤薄,需要重点关注其稳定设计。以钢结构网壳的稳定问题为切入点,以全流程设计为主线,重点从方案比选、精准建模、二阶直接分析法的应用、边界条件等影响结构稳定的几个主要方面展开论述:1)通过改变环向约束构件的数量,将中庭钢结构分为3种网壳模型进行对比,并从中选出最优的结构模型。2)矩形管网壳结构的建模需要构建两个主轴的其中一个垂直于网壳曲面,常规的解决办法是参数化建模,不易操作。从实用角度出发,给出了用MIDAS结合RHINO软件对矩形管结构精准建模的简化方法。3)应用二阶直接分析法进行结构设计,需要模拟包含结构整体缺陷P-Δ_0和构件缺陷P-δ_0。整体缺陷P-Δ_0的模拟可以采用将结构形态按第1阶屈曲模态调整的方法,一般通用有限元软件均很容易做到,构件缺陷可以用半个正弦波模拟,矩形管构件的缺陷需要指定方向,目前一般软件尚不能自动考虑构件缺陷形态和方向,这是应用二阶直接分析法的难点之一。为解决该问题,可以采用EXCEL对MIDAS数据文件进行处理。4)单层网壳结构一般对边界条件的自由度要求较高,采用已获得国家专利授权的一种新型网壳结构支座,该支座实现了约束水平位移和灵活释放竖向位移的效果。通过分析得到:1)由于环向箍的存在,三角形网格方案整体性最好。2)矩形管精准建模方法简单实用,便于设计人员操作。3)构件缺陷P-δ_0建模方法,解决了现阶段软件不能自动实现构件缺陷建模的难点。4)新型专利支座很好地满足了模型边界条件对自由度的释放和约束的要求。     

西安领事馆区大剧院屋盖结构设计

西安领事馆区大剧院建筑设计采用飘带状造型,钢屋盖采用单层与双层网壳相结合的结构形式.采用MIDAS Gen软件建立整体计算模型进行分析,采用3D3S软件对屋盖钢结构进行弹性分析,同时考虑几何与材料非线性并采用ANSYS软件进行结构稳定分析.结果表明:屋盖结构的应力变形及整体稳定满足规范要求.对复杂钢结构典型节点进行有限元分析,并根据结果对节点进行施工图设计.各项分析表明结构满足正常使用与地震作用下的性能要求.     

乌鲁木齐国际机场T3航站楼结构设计

乌鲁木齐国际机场T3航站楼主楼为钢与混凝土混合框架结构。本文介绍了主楼屋盖双层网壳钢结构设计。大跨度双向弯曲面网壳钢屋盖结构布置轻盈通透,创造出了一个开阔、明亮的大空间体,结构设计最大限度地满足了建筑造型及使用功能要求。     

神农大剧院钢结构外壳与混凝土结构共同工作分析研究

神农大剧院采用上部大跨度空间钢结构外壳,下部混凝土结构。本文采用通用结构分析与设计软件SAP2000V14,分别建立了混凝土结构、钢结构外壳单独模型和混凝土结构与钢结构外壳整体模型进行分析。分析结果反映了上、下部结构的相互影响的程度,了解了在温度、地震作用下整体结构的反应以及连接界面结构构件的实际受力状态,验证了钢结构外壳和混凝土结构组成的大跨度空间结构体系单独设计存在的隐患。     

安庆市全民健身综合训练馆钢屋盖设计

安庆全民健身综合训练馆建筑外形为自由曲面,根据不同建筑分区的特点,屋盖采用双层螺栓球网壳、型钢梁的结构形式。重点阐述网壳屋盖的结构特点和设计参数,并采用不同软件对屋盖体系和整个结构体系进行对比分析,钢屋盖的动力分析表明结构具有可靠的受力性能。对网壳屋盖杆件截面进行优化设计,确保结构的安全性和经济性。     

新型钢结构造粒塔的稳定设计

造粒塔为中空圆柱筒体结构,采用新型纯钢结构体系避免了传统混凝土结构塔体对工艺流程的制约,成为新的发展方向.但由于其底部70多m的净空要求,使得钢柱的稳定设计成为结构设计的关键.本文以某钢结构造粒塔为工程实例,介绍了钢塔整体稳定的设计方法,即考虑塔顶假想水平力,采用二阶分析方法进行内力计算.这样,有效地解决了塔柱计算长度...     

约束条件对天津极地海洋馆网壳结构性能的影响

天津极地海洋馆钢结构屋盖根据仿生学原理模拟鲸鱼的外形。"鲸鱼"身长275m,宽117m,高45.6m,采用双层网壳结构模拟;尾部背鳍高69.4m,采用空间管桁架结构模拟。通过对其屋盖钢结构主体的有限元分析,主要研究了双层网壳结构在弹性支座和固定铰支座两种不同约束条件下的静力性能、动力特性和抗震性能,分析支座刚度对网壳结构性能的影响。相比固定铰支座,弹性支座可以明显地改善屋盖双层网壳结构的力学性能,对相关课题研究及工程设计具有一定的理论价值与实用意义。     

铁岭体育馆的钢屋盖及大悬挑平台结构设计

铁岭体育馆工程是局部带有大悬挑平台的单层网壳结构工程。介绍了大跨度网壳的结构布置特点、静力性态分析、动力响应分析与非线性屈曲分析,同时给出鼓形节点的计算结果。结构前方有近7m的大悬挑平台且平台端部荷载较重,采用预应力悬挑梁 钢管混凝土斜柱方式承担大悬挑弯矩作用。分析方法、结果及设计方法可供类似结构的分析、设计参考。     

大直径钢管烟囱有限元分析与稳定设计研究

采用单根大直径钢管为主体的钢烟囱体系可兼顾结构性能和使用要求,具有突出优点。本文以工程实例为背景,对单根大直径钢管烟囱结构进行了研究。首先介绍结构荷载计算方法与有限元计算理论;然后探讨了壳体稳定分析方法,并给出相关设计公式和设计步骤;最后结合实际工程给出了设计算例,得到了结构内力、位移和稳定计算结果。本文系统地归纳了有限元分析和稳定设计理论,可供大直径钢管烟囱设计及其相关研究参考。     

某球形会议厅结构设计与分析

介绍了某行政服务中心球形会议厅钢结构单层网壳的结构体系、设计过程,并对典型节点进行了分析研究。介绍了网壳结构稳定分析的方法,结合本工程进行了线性稳定分析、几何非线性稳定分析,得出了结构的线性特征值,找出了结构的薄弱部位,并得出了结构的极限承载了稳定系数,对类似工程具有一定的参考意义。     

重庆袁家岗体育中心体育场网壳铸钢节点设计

重庆袁家岗体育中心体育场网壳采用了七种形式的铸钢节点,设计过程中应用ANSYS和COSMOS系列软件对节点进行了空间三维实体有限元计算。线弹性及非线性分析结果表明,最不利工况下,部分节点局部区域的峰值应力有超过铸钢屈服极限的情况,但屈服区域范围小,同时最大应变值尚小。为验证计算分析结果,对两个受力较大的铸钢节点进行了足尺实体静力试验,采用分级加卸载制度获取各级荷载下各观测点应力应变值。两者的比较表明,试验结果与理论计算结果大致相同,最不利应力分布范围总体吻合。铸钢节点绝大部分区域处于线弹性状态,节点整体应力水平不高,表明铸钢节点设计合理。     

邯郸文化艺术中心基于性能的抗震设计

邯郸文化艺术中心包括博物馆、大剧院、城规馆和图书馆,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构与钢结构的混合结构。博物馆和图书馆利用多层结构高度形成巨型悬挑钢桁架,将部分楼层整体悬挑。外围钢桁架为空间曲面,结构形式复杂。大剧院上方的椭球形顶盖采用双向正交钢管桁架体系形成双层网壳结构。壳体平面尺寸为108m×85m,高度为22.5m。结构内部空旷,楼板开洞较大,楼板标高复杂,造成楼板不连续。结构刚度分布不均匀。巨型悬挑钢桁架和转换结构造成抗侧力构件竖向不连续。整体结构属于复杂超限工程。针对结构特点,采用基于性能的设计方法,对重点部位制定了性能目标。采取了加厚楼板、设置楼板暗撑、加强墙体约束等抗震加强措施。采用多种程序分析了结构在不同地震水准作用下的弹性或弹塑性响应。补充了楼板应力分析、重要剪力墙应力分析、钢结构稳定分析、防止连续倒塌分析、壳体单独模型分析等。结果表明,结构能够实现设计性能目标,具有良好的抗震性能。