基于结构优化的张弦立体桁架经济性分析

在截面面积和索力值优化设计的基础上,建立以最小造价为目标函数的优化模型,参考市面上各种钢管和钢绞线的报价,提出在考虑结构位移和杆件强度约束下计算钢管直径、厚度的最优造价优化法.最后分别对预应力张弦立体桁架和非预应力张弦立体桁架进行优化,通过算例分析得出预应力张弦立体桁架相对于非预应力张弦立体桁架在经济上的优越性.     

大跨预应力钢桁架优化设计和最优造价曲线研究

以钢桁架结构的造价为目标函数 ,采用罚函数的方法 ,对几种高度的 42m跨平行弦平面桁架、平行弦预应力平面桁架、倒三角形立体桁架、倒三角形预应力立体桁架进行优化设计。通过对计算模型的大量优化结果研究 ,提出了最优造价曲线的概念 ,描绘出几种高度的 42m跨平行弦预应力平面桁架和倒三角形预应力立体桁架在不同预拉力值下的最优造价曲线、几种高度的 42m跨平行弦平面桁架及倒三角形立体桁架的最优造价曲线 ,并对这些曲线的特性作了分析。最后通过示例说明这些曲线可以帮助建筑或工艺专业进行建筑结构选型 ,也可作为建筑经济专业报价和审计之用     

立体预应力钢桁架优化设计及最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对倒三角形立体钢桁架及倒三角形立体预应力钢桁架计算模型进行优化设计。通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下立体钢桁架及立体预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到立体钢桁架及立体预应力钢桁架的经济高跨比范围。     

大跨非预应力弦索桁架结构安装工艺

预应力张弦桁架结构因其结构自重轻、承载力大的特点,在国内大跨度厂房等建筑中应用越来越广泛,但是因其在施工时,钢索张拉需要工序较多,对工期和造价产生较大影响。主要介绍非预应力弦索桁架结构,其采用两端刚接、中间铰接的构造,且其下部的弦索(钢棒)不需施加预应力,不仅达到了常规预应力钢桁架结构美观轻巧的优点,还降低了现场的施工难度、简化了施工工序还有效降低了施工造价,笔者针对此种结构的加工与安装工艺予以研究探讨,并以巨力索具厂房结构施工为例进行深入分析。     

平面预应力钢桁架优化设计和最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对给定的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架计算模型进行优化设计,通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的经济高跨比范围。     

某体育馆工程130m 跨预应力弦张钢桁架安装和实时监测技术

本文结合某工程130m跨度的预应力弦张钢桁架结构安装中的拉索张拉施工,研究了大跨度弦张钢桁架预应力拉索的张拉施工工艺实时监测控制方法,包括桁架拉索的安装、基于施工仿真技术的现场张拉、张拉过程中的分析与调整、张拉过程中的实时监控等,特别是所涉及的主要施工顺序流程和关键的技术要点,研究解决了大跨度弦张钢桁架拉索张拉过程预应力难以控制、稳定性差的重大技术难题,其系统的综合技术可指导不同跨度预应力弦张桁架的高质量施工。     

行波效应下大跨度张弦立体桁架结构地震响应分析

考虑地震波以有限波速度传播时所引起的地震行波效应,用地震波在地面传播时的相位差模拟地震波效应,对大跨度张弦立体桁架结构进行地震动分析。应用大型有限元软件ANSYS对大跨度张弦立体桁架结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,详细讨论了行波效应对大跨度张弦立体桁架结构地震响应的影响,以供工程设计参考。     

张弦立体桁架结构的非线性地震响应及参数分析

张弦立体桁架结构是由弦、撑杆和抗弯受压构件组合而成的新型结构,是通过在弦中施加预应力来改善抗弯受压构件的受力性能的自平衡体系。张弦立体桁架结构的垂跨比、矢跨比、撑杆数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数对其地震响应都有一定的影响。为此,应用ANSYS对张弦立体桁架结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,详细讨论垂跨比、高跨比、撑杆数目、横索数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数,以及行波效应对地震响应的影响,以供工程设计参考。     

大跨度张弦桁架的整体吊装

广州国际会议展览中心屋盖钢结构采用了大跨度预应力张弦桁架,是目前国内最新应用、跨度最大的结构形式。由于施工场地条件和工期的限制,大跨度张弦桁架采用了整体吊装方法。本文主要介绍用四台塔式起重机整体吊装大跨度张弦桁架的施工技术。     

超大跨度预应力张弦桁架结构施工

哈尔滨会展体育中心1号钢结构工程屋面为支座跨度128m的超大跨度预应力张弦桁架结构。介绍单榀张弦桁架下弦拉索的安装与胎架一次张拉法施工工艺。     

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。     

平面张弦结构失稳与破坏机理的数值分析

张弦结构由刚性上弦和柔性下弦索通过撑杆连接而成,为半刚性结构,其整体失稳和破坏模式是张弦结构研究和设计的重点。提出两端受有水平力和竖向集中力的弹性支承连续拱模型来模拟张弦结构。根据该模型分析得出影响张弦结构弹性及弹塑性失稳机理及承载性能的关键参数,如拱的矢跨比、拱截面、索的垂跨比和索截面积。并根据这些参数,利用该模型对张弦结构进行参数化分析,得出避免张弦结构发生整体失稳和脆性破坏时上弦拱的矢跨比和截面面积以及索截面取值建议值,并进一步讨论了支座刚度对张弦结构极限承栽力和弹塑性破坏的影响,为张弦结构抗连续倒塌设计提供技术支持和参考。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。     

北京北站张弦桁架结构性能研究及工程优化

张弦桁架结构在我国火车站无站台柱雨棚工程中的应用日渐增多。以北京北站站台张弦桁架雨棚为例,研究该类结构在恒荷载及风荷载作用下,结构受力性能随各参数的变化规律。结果发现:结构中拉索的垂距及轴向刚度能显著改善结构在恒载作用下各方面的力学性能。相比于恒荷载,结构对风荷载更为敏感,通过改变结构矢高、垂距,拉索截面积等参数可优化结构在风荷载作用下的受力性能。在结构性能研究的基础上,提出适宜工程应用的张弦桁架结构优化设计方法和步骤,并结合北京北站张弦桁架结构介绍该优化设计步骤的具体应用过程。     

北京北站无柱雨棚预应力钢结构施工技术

北京北站无柱雨棚结构采用单向张弦结构。经过大量仿真计算和方案比较分析,施工过程中首先进行单榀桁架空中榀装,并预张到设计张拉力的70%,吊装到位后,通过滑移的方法将整体结构安装完成,然后进行第2、3次预应力施加工作。提出的张弦结构的施工方法,不但在技术上十分合理,而且降低了成本。     

镇江体育会展馆张弦桁架优化设计分析

镇江体育会展馆屋盖属于大跨度张弦桁架结构.首先以整体结构为研究对象,除对单榀张弦桁架进行设计外,着重对张弦桁架的侧向支撑进行了简化和优化设计.根据本工程的特点,沿整体桁架四周增加了对称拉索.然后对优化前后结构的力学性能进行了分析.分析结果表明:优化后结构更加简单,施工安装难度大大降低,结构应力峰值减小,结构挠度减少;优化后结构的基频增加,地震响应峰值减小,竖向刚度大大增加,结构抵抗地震能力增强.因此,张弦桁架结构优化分析应根据整体结构的特点,除进行单榀张弦桁架优化外还应重视其侧向支撑的设计优化.     

大跨度张弦桁架结构自振特性和地震响应分析

为了研究大跨度张弦桁架结构的自振特性及其地震响应,首先应用有限元方法对结构的振型进行分析,然后通过时程分析法讨论张弦桁架结构在地震作用下的动力响应,主要研究了不同预应力、撑杆数、拉索横截面积及约束条件对其自振特性和地震响应的影响以及不同地震波对结构响应的影响。分析结果表明,张弦桁架结构的低阶振型以竖向振动为主,预应力、撑杆数、拉索横截面积对低阶振型影响很小,对结构的地震响应影响也很小;但约束条件对结构的低阶振型影响很大,对结构的地震响应影响也很大;结构的响应还与地震波有很大关系。     

张力结构简述

张力结构是目前国内外空间结构研究的热点和前沿,包括张拉整体体系(Tensegrity System)或称全张力体系,如索穹顶;现代大跨度预应力结构,它介于传统的刚性预应力结构和完全柔性预应力结构之间,如张弦梁、索桁架体系等;张拉膜结构.本文就这3种张力结构作一简要介绍.     

弦支网架结构体系概念及特性研究

网架结构是较为常见的一种空间结构形式。在传统的预应力网架结构的基础上,引入张拉整体思想,形成建筑效果美观的弦支网架结构。按照网架结构的常用类别定义,给出弦支网架结构的分类形式。对比研究网架结构和弦支网架结构自身的基本特性,提出弦支抽空型网架结构的概念,并对其进行静动力性能分析。结合工程实例,介绍弦支抽空型网架结构的特点和应用情况。     

大跨张弦桁架新型施工工艺的理论与现场实测的研究

为了解决国际会展体育中心钢屋盖工程中张弦桁架结构张拉成型的施工问题,根据本工程的特点,采用了桁架在胎架上张拉至形成整体刚度后,用塔吊吊起在空中直接张拉即混合张拉的新型施工工艺;本文对桁架起拱值的确定进行了理论研究,并采用非线性理论分析了不同的施工工况对索张力的影响,将理论研究结果与实验数据进行了对比分析;最后给出了本工程悬索张拉时张拉测量阶段的固定标记不能被移动、5级风力以下进行吊起张拉、桁架搁置需缓慢进行等注意事项和工艺流程,并得到了吊起后最终张拉起拱值由桁架跨中节点的初始高度、吊起张拉完毕后最终高度和吊起张拉完毕后起吊处最终高度确定而与施工过程无关等重要结论,可供类似工程施工时参考。