空间拱-斜柱支承管桁架结构的有限元分析

介绍了某大跨度空间拱-斜柱支承管桁架结构的几何成形原理和结构布置;运用SAP2000对其整体结构进行了静动力分析,运用ANSYS对其整体结构进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,并对每榀空间钢拱的屈曲模态和计算长度运用SAP2000进行了分析计算,最后对多平面空间管桁架KK型节点进行了有限元分析.分析结果表明,结构的屈曲承载力计算应该同时考虑几何和材料双重非线性,并施加初始几何缺陷;对于空间钢拱计算长度的分析应考虑整体结构对其边界的约束作用;结构的各项性能指标满足要求.     

飓风作用下某大跨体育馆屋盖的结构选型分析

菲律宾某地最大设计风速达到215 km/h,风力17级,属于飓风,因此大跨屋盖的结构设计异常困难。该地的某大跨体育馆的下层屋盖为游泳馆屋盖,并作为上层屋盖的支承点和看台;上层屋盖为大跨度空间钢桁架结构,屋盖东西长为130.0 m,南北宽为31.0 m。考虑屋盖跨度大、整体结构超长的特点,上层屋盖采用平面管桁架形式,下侧游泳馆屋面及看台采用空间三角管桁架结构。基于屋盖结构方案的可行性比选,选取普通框架管桁架结构、斜拉空间桁架、斜拉空间桁架加配重3种方案,进行结构整体建模的非线性分析,比较整体结构的挠度、构件规格、结构用材以及可施工性。分析认为,结构方案3具有较好的经济性和结构性能,比较适用于考虑飓风作用下大跨空间结构的结构形式。     

北戴河站无柱雨棚钢管桁架结构的整体稳定分析

钢管桁架在大跨度结构中应用日益广泛,其整体稳定性是设计者必须考虑的关键问题。结合一工程实例,采用有限元分析软件ANSYS对单榀桁架的整体稳定性进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析,考虑了不同初始几何缺陷的影响,并将计算结果与简化算法的结果进行了比较,为同类结构的设计提供了参考。     

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.     

石家庄国际会展中心双向悬索结构整体稳定性分析

石家庄国际会展中心项目建筑造型新颖别致,富有艺术表现力,结构体系复杂,采用了双向悬索结构体系,其中纵向主承重采用自锚式悬索结构,横向次承重采用双层索桁架结构,传力方式特殊,为增大屋盖平面内刚度,还设有水平交叉支撑。以石家庄国际会展中心C厅结构为研究对象,进行了线性屈曲和非线性屈曲分析。研究了初始缺陷分布模式、荷载分布形式以及初始缺陷值的大小对结构整体稳定的影响。研究表明：初始缺陷的分布模式对石家庄国际会展中心结构的整体承载力影响不大;荷载分布形式对结构的整体承载力有较大的影响;初始缺陷值在结构跨度的1/300以内时,结构整体承载力损失不大,但当其增大至1/100结构跨度时,结构的整体承载力显著下降;该结构具有良好的整体稳定性,线性屈曲及双重非线性荷载因子均满足规范要求。     

石家庄国际会展中心双向悬索结构整体稳定性分析

石家庄国际会展中心项目建筑造型新颖别致,富有艺术表现力,结构体系复杂,采用了双向悬索结构体系,其中纵向主承重采用自锚式悬索结构,横向次承重采用双层索桁架结构,传力方式特殊,为增大屋盖平面内刚度,还设有水平交叉支撑。以石家庄国际会展中心C厅结构为研究对象,进行了线性屈曲和非线性屈曲分析。研究了初始缺陷分布模式、荷载分布形式以及初始缺陷值的大小对结构整体稳定的影响。研究表明:初始缺陷的分布模式对石家庄国际会展中心结构的整体承载力影响不大;荷载分布形式对结构的整体承载力有较大的影响;初始缺陷值在结构跨度的1/300以内时,结构整体承载力损失不大,但当其增大至1/100结构跨度时,结构的整体承载力显著下降;该结构具有良好的整体稳定性,线性屈曲及双重非线性荷载因子均满足规范要求。     

大跨度正交平面桁架钢屋盖设计优化与分析

某工程大跨度钢屋盖设计采用正交平面管桁架结构形式,其跨度达117.90 m。结合工程实践,介绍了大跨度屋盖整体设计方案选型及优化、管桁架设计及优化、大跨度正交平面管桁架设计技术研究、钢屋盖支座设计及优化等内容。较常用钢结构屋架形式而言,该管桁架结构的设计用钢量减少约44.50%,相关的优化与分析可供类似设计参考。     

某大跨度钢桁架结构的选型与屈曲分析

以某跨度110m的输送压缩空气管道工程为背景,进行了大跨度钢桁架结构的杆件截面、空间几何形状、支座形式等结构要素的选型,论述了采用四边形立体方管钢桁架结构能够较好地满足设计要求。对结构进行了线性屈曲分析和考虑初始缺陷的几何非线性屈曲分析,结果表明:本工程四边形立体管桁架结构的整体稳定性能良好,增大桁架结构的宽高比、提高支座的约束刚度以及增加横截面的抗扭转能力均能够提高结构的线性屈曲因子;钢桁架结构发生非线性屈曲时的临界荷载相对于线性屈曲有较大幅度的降低。     

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。     

斜拉立体桁架极限承载力的双重非线性分析

斜拉立体桁架是一种有发展前途的大跨度杂交结构体系。针对两塔三跨和一塔两跨两种结构形式,基于UL列式,采用混合有限元模型,对该结构体系进行了几何非线性屈曲分析以及几何、材料双重非线性屈曲分析,得出斜拉立体桁架的极限承载力。计算结果表明,只有同时考虑结构的几何和材料非线性的屈曲分析方法,才能准确地评估出结构的极限承载力。同时研究了不同塔高、桁架高度、索距以及跨度对结构极限承载力的影响,从中得出了一些结论可供设计人员参考。     

新沈阳南站中央站房大跨度拱形平面钢桁架施工技术

新建铁路沈阳南站中央站房屋盖采用大跨度拱形平面桁架的结构形式,通过对分段吊装与双机抬吊两种施工方案的优劣进行详细对比,最终选择了分段吊装的施工方案。通过该方案的实施,在保证施工质量与安全的同时,缩短了工期。     

随州南站屋盖结构设计和分析

随州南站站房采用24个伞状单元体呈现银杏叶的造型,结构设计时以H形截面弦杆形成的异形钢桁架作为主受力骨架,结合分叉圆钢管、吊杆、水平圆管桁架等形成完整单元体结构。单元体结构与顶部波浪形正交钢梁体系连接,形成了站房屋盖整体结构。屋盖结构体系复杂,单元体根部尺寸收缩,采用屈曲分析得到了结构的屈曲模态及屈曲因子,第一阶屈曲模态位于伞状单元体结构根部位置,并进一步对屋盖结构进行了荷载-位移全过程分析,以保证屋盖结构的整体承载力。设计时在单元体结构中采用了十字工形组合钢柱及鼓形节点,利用有限元分析和试验的手段对此两种特殊结构构造进行了验证,以确保关键部位的承载力。单元体结构外表皮采用张拉索-膜结构形成的金黄色ETFE膜完整呈现了建筑效果。     

包头奥运冰雪中心结构设计

包头奥运冰雪中心属于超限高层建筑,下部混凝土部分为框架结构体系,局部大跨度楼盖采用双向交叉平面桁架体系,屋盖采用立体桁架。各层空间关系较为复杂,具有扭转不规则、楼板不连续、结构超长、错层等特点。结构设计采用基于性能的抗震设计方法,采用YJK、PMSAP和MIDAS Gen进行弹性分析和比较,应用Paco-spa软件进行动力弹塑性分析。此外,对大跨度楼盖的舒适度、钢结构楼屋盖的整体稳定性、关键节点、楼屋盖的防倒塌能力以及超长结构的温度应力、薄弱楼板应力进行了专门分析。并根据分析结果对结构的关键部位和构件采取针对性的加强措施。计算结果表明,结构的各项指标满足规范和既定抗震性能目标要求,结构设计合理、安全可行。     

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。     

某工程钢管桁架拱的稳定性分析

以65m大跨度圆弧钢管桁架拱为对象。对承受轴力和平面内弯矩共同作用的钢拱验算平面内整体稳定应力。采用有限元SAP2000软件，以单拱作为研究对象，分析其特征屈曲失稳，施加初始缺陷，同时考虑几何非线性，分析极限值屈曲。按整个钢管桁架组拱，进行与单拱同样的屈曲分析，比较两者计算结果。     

厦门高崎国际机场T4航站楼结构设计

介绍了厦门高崎国际机场T4航站楼工程的结构体系、设计方法和主要分析结果,内容包括采用预应力技术解决主体混凝土结构大空间、大跨度、长悬挑和超大平面结构问题;采用总装模型考虑屋盖结构与下部结构的协同作用;屋盖结构采用正交正放交叉桁架体系满足建筑造型的需要.并阐述了梁、柱节点设计和节点处理的构造方法,可供同类结构设计参考.     

潞城全民健身中心结构设计

潞城全民健身中心是北京市行政副中心的全民健身体育配套工程.结构整体地下1层,地上分为游泳滑冰馆、网球馆、全民健身馆、篮球馆、旋转坡道五个相互独立的结构单元.建筑地下采用钢筋混凝土框架结构,地上为钢框架结构,各馆大跨度体育空间采用平面钢桁架.针对不同体育场馆功能及特点,分别对各场馆进行了力学性能分析.完成了篮球馆大跨度钢屋盖结构方案对比,对篮球馆长柱及屋盖进行屈曲分析以保证结构整体稳定性.对游泳滑冰馆重载大跨度楼盖进行抗连续倒塌分析及关键节点受力分析,考虑有节奏运动对楼盖使用功能的影响,以网球馆大跨度楼盖为例介绍了楼板舒适度分析,验证了结构具体良好的承载能力及刚度.旋转坡道建筑造型独特,设计采用斜撑+悬挂结构体系实现复杂造型,通过承载力分析、舒适度分析及钢支座有限元分析等论证了结构体系合理安全.     

某曲棍球基地看台罩篷钢结构设计与分析

某曲棍球基地看台罩篷采用悬挑管桁架结构。较系统介绍了悬挑罩篷的设计过程,重点介绍了设计中针对悬挑结构冗余度较低、罩篷曲面部分位置曲率较小及施工原因存在的非平直杆件问题所进行的考虑双重非线性的整体屈曲分析、考虑非线性屈曲的非平直桁架弦杆分析、考虑接触非线性及材料非线性的销轴节点分析,提出了桁架非平直弦杆计算中的处理方法。     

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。     

唐山世界园艺博览会D5钢拱门结构设计

唐山世界园艺博览会D5大门最大跨度达到200m,采用大跨度空间管桁架结构。重点介绍了钢结构部分在分析和设计中的主要问题,结构体系的布置及荷载取值,采用同济大学3D3S软件进行静力分析和构件验算,采用SAP2000软件进行了考虑几何非线性和初始缺陷的稳定性分析。计算分析表明,结构构件的应力比、变形及结构整体稳定性均能满足设计要求。