武汉某体育馆大跨度圆钢管拱桁架结构稳定性分析

武汉某体育馆屋盖采用圆钢管拱桁架结构,单榀拱桁架的截面形式为倒三角形,两端支承于立体钢桁架上,该结构的整体稳定性足设计的重点.考虑完善及带缺陷结构两种情况,对单榀及多榀拱桁架子结构进行线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性非线性稳定分析,得到了临界荷载与位移的关系曲线.分析结果表明,初始缺陷及几何非线性对该结构的稳定承载力影响不明显,而材料非线性的影响显著,加强平面外支撑对于提高结构的整体稳定性具有重要作用.     

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。     

天津商业大学新建体育馆屋盖环桁架拱支单层网壳结构分析与设计

天津商业大学新建体育馆屋盖采用环桁架拱支单层网壳结构体系。结合体育馆屋盖建筑造型,进行了环桁架、拱桁架及单层网壳等的结构布置;依据相关规范考虑各种荷载效应及荷载组合,进行了环桁架拱支单层网壳静、动力性能的分析和设计;对环桁架拱支单层网壳进行了非线性稳定性分析,通过跟踪缺陷结构非线性平衡路径,确定了结构的稳定承载力;最后详细分析了支座水平刚度对环桁架拱支单层网壳结构性能的影响,并建立结构整体模型,分析了下部结构对屋盖钢结构受力性能的影响。分析结果表明,环桁架拱支单层网壳具有很好的承载能力和变形性能,能安全、可靠地完成使用功能。     

立体桁架拱结构的稳定性分析

本文分别采用单拱单元和多拱单元子系统,对有支撑和无支撑的两种立体桁架体系进行了稳定性研究,对桁架结构的线弹性稳定性、几何非线性弹性稳定性、弹塑性稳定性和有初始缺陷的桁架结构几何非线性稳定性进行了系统分析,研究结果可以为桁架拱结构的设计提供理论指导和设计参考.     

青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计

介绍了青少年户外培训基地综合体育馆的工程概况,阐述了跨度为105m的弦支穹顶结构体系优化设计及选定过程.将初设方案和施工图优化方案进行了对比分析研究,对比内容包括屈曲模态、几何非线性屈曲、双非线性屈曲等.除此之外进行了整体抗连续倒塌验算.研究成果表明将外侧网架与单层网壳弦支穹顶连接成整体,并通过悬挑桁架和环向桁架进行整体刚度加强后,结构整体稳定性得到较大提高,有效避免了单层网壳转折点受力集中,同时结构不会发生连续倒塌破坏,并节约了预应力索用量、支座数量以及整体用钢量,经济指标更为良好.     

苏州奥体中心体育馆钢屋盖结构设计

苏州奥体中心体育馆钢屋盖受力体系由V形柱、摇摆柱、顶部环桁架和双向平面桁架组成,结构受力体系清晰。对结构进行了几何非线性整体稳定分析,整体稳定安全系数满足规范要求。考虑关键构件破坏后的动力效应,对钢屋盖进行了抗连续倒塌分析,结构不会出现连续倒塌。整体模型罕遇地震弹塑性时程分析和关键节点设计显示,整体结构和关键节点具有良好的受力性能。     

张弦空间结构与下部结构静力相互作用分析

根据国内张弦结构项目屋盖的关键受力构件布置方式与支承边界平面水平投影线的组合进行了屋盖结构分类,从屋盖支座设置方式和索初始预拉力入手,分析了张弦桁架结构屋盖在不同支座形式时不同索初始预拉力对下部支承结构的作用力及屋盖结构的力学响应。分析表明,为充分实现张弦屋盖的自身控制功能,降低张弦桁架空间屋盖与下部支承结构的静力相互作用影响,应从屋盖结构总体系的层面综合考虑进行张弦桁架空间屋盖结构的布置,合理确定索初始预拉力,从而正确选择结构静力设计计算模型。     

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。     

辐射状平面桁架-支撑体系钢屋盖整体稳定性分析

整体稳定是大跨度空间钢结构设计的控制因素之一。本文以某体育馆钢屋盖为例,分析了轴向受力机制的起拱辐射状平面桁架-支撑体系钢屋盖线性整体稳定性能,并进行了考虑几何非线性、材料非线性和初始缺陷的非线性稳定分析。结果表明,本结构体系具有良好的整体稳定性能。     

超大跨度张弦拱形桁架空间原位施工技术

某超大跨度张弦拱形桁架钢结构由于其跨度大高度大,不仅设置了结构主索,还在两端设置了向下的抗风稳定索,预应力索分成多段,受力和施工张拉更复杂.本文介绍了施工技术特点和具体吊装、张拉、卸载技术,解决了大跨度张弦拱形钢结构的受力索、稳定索之间的张拉以及临时支撑的卸载问题,可为今后工程提供借鉴.     

辐射式张弦桁架结构的自振特性分析

利用ANSYS 软件中的子空间迭代法,分析了辐射式张弦桁架结构的自振特性,针对不同的参数,如辐射桁架臂数、矢跨比、垂跨比、撑杆数目、环向索数目、径向索预应力度和环向索预应力度等进行了大量参数分析,得出了各参数对辐射式张弦桁架结构的自振特性的影响及该结构的自振规律.     

某工程大型钢拱结构稳定性分析

分析对象包括单拱,不同单元的拱系子结构和整体拱结构体系,并分有柱间支撑和无柱间支撑两种情况。分析内容有线性稳定,完善结构非线性稳定,有初始缺陷结构非线性稳定和几何非线性弹塑性稳定分析。分析比较得到如下结论：几何非线性和初始缺陷对深拱结构体系在拱平面内的整体稳定性的影响不明显,而材料的塑性性能影响十分明显;拱系结构的稳定性分析用单拱或少量单元的拱系子结构代替并不一定偏于安全。     

绵竹体育中心体育馆屋盖结构设计

绵竹体育中心体育馆屋盖是一支撑在下部混凝土框架结构上的大跨度空间管桁架结构,并在下弦管内张拉预应力索。利用SAP 2000对屋盖结构进行承载力计算、动力特性分析、线性屈曲分析、非线性极限承载力分析,对关键节点进行有限元分析,并与不采用预应力的模型进行横向对比。分析表明:采用下弦管内张拉预应力的管桁架能很好地解决水平推力及竖向挠度较大的问题,同时满足结构设计及建筑外观要求。     

新型双索分离式张弦桁架施工关键技术研究

宝鸡市游泳跳水馆的钢结构屋盖采用一种新型双索分离式张弦桁架体系,结构新颖、造型优美独特。在单榀张弦桁架中,结构下弦采用2根空间呈双曲形态的高钒索,斜腹杆采用交叉高强钢拉杆,整个结构形成自平衡体系。由于钢拉索和钢拉杆的引入,使得该新型空间结构体系具有明显的非线性,受力较为复杂。为保证体系成型的顺利完成,本文对单榀桁架零状态吊装、整体张拉成型等施工关键技术进行了较为详细的研究,总结出一套针对该新型体系行之有效的施工方法,对该体系的推广应用提供了重要的分析依据。     

2008奥运会羽毛球馆索撑节点预应力损失分析研究

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式施加预应力,环索与撑杆相连的索撑节点的设计、构造与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。本文分析了索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。利用ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析,并通过实际施工监测数据反算了预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比,并分析了预应力损失值偏大的原因。对张拉环索的弦支穹顶索撑节点提出如下建议:索撑铸钢节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;索撑节点构造应进行改进,减小环索张拉时的预应力损失;在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下,建议索撑节点预应力损失设计取值为5%~6%左右。     

斜拉立体桁架一塔柱两跨结构体系的极限承载力分析

对斜拉立体桁架常用的一塔柱两跨结构体系,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间(面外自由)和平面(面外自由度约束)两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性屈曲分析,得出结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在距塔柱(5/8～3/4)主跨附近的弦杆、塔柱附近弦杆以及靠近塔柱拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

北京北站张弦桁架结构模型试验研究

张弦桁架结构具有自重轻、跨度大及整洁美观等优点。目前有关张弦桁架结构的试验研究大多以单榀为主,为了了解此种结构的空间受力性能,以北京北站张弦桁架结构为原型,制作了一几何缩尺比例为1∶10的5榀空间张弦桁架结构试验模型。首先介绍了北京北站张弦桁架结构雨棚的工程概况,其次描述了该试验模型的制作及组装过程,最后对其在多种荷载工况作用下的多级静力加载等内容进行了理论分析和试验研究。研究结果表明：虽然试验模型在垂直张弦桁架跨度的方向上布置了刚度较大的立体联系桁架和平面联系桁架,但是荷载传递的路径仍然是以沿着张弦桁架跨度方向的单向传递为主;空间张弦桁架结构承受非对称荷载能力强。     

天津东站多跨连续张弦桁架预应力拉索施工技术

多跨连续张弦桁架结构是一种新型的空间张弦结构形式,本文的预应力张弦桁架为五跨连续布置,而非单跨布置,结构形式也不同于常规张弦结构,体系较柔,索的预应力作用明显。本文根据该结构形式的受力特点确定了张拉时先分后合的施工顺序,在保证达到使用状态的前提下,按照简支梁的张拉工艺进行张拉,达到预起拱的目的,施工中对张拉力和变形进行了严格的控制,满足了建筑外观的设计要求。本文的有限元施工模拟,准确地提供了施工张拉时的参考数据,并根据施工状态对结构构件的受力变化进行了验算。本文的施工技术可为同类工程提供重要的参考依据。     

拱形张弦拱的结构分析与静力性能研究

本文提出平面张弦结构的一种新形式,其下弦索上凹,上弦拱与下弦索之间用竖向拉杆连接,并命名为"拱形张弦拱"。建立索与拱的变形协调方程,导出索力增量与位移关系,用连续化方法给出拱形张弦拱的整体平衡微分方程,采用伽辽金法求得解析解,并与模型试验、非线性有限元分析进行分析比较,证明本文提出的理论公式计算方便、直观精确,可用于拱形张弦拱的分析与计算。对拱形张弦拱的静力性能进行了讨论,包括结构的线性性能、上弦拱的弯曲刚度贡献、挠度与支座水平位移、预应力对结构的影响等方面,对该结构的研究与工程应用有较好的指导意义。     

石家庄国际展览中心展厅结构设计

石家庄国际展览中心展厅采用纵向索通过受压竖杆支撑横向索的双向悬索结构体系,主承重方向为主索及受压竖杆,次承重方向为索桁架,双向均为平面柔性结构,两者相互垂直布置互为面外支撑。通过施工阶段模拟分析,考虑几何非线性建立施工完成态模型,再针对其进行静载、风、温度、地震等工况及组合工况下结构性能进行分析;对结构体系中关键受压构件,如自锚杆、A形柱等进行了稳定性分析;通过设置上下弦杆及屋面边桁架,提高了结构抗连续倒塌能力。