140m跨度预应力空间悬索桁架桥结构分析

某过河管道桥跨度140m,采用预应力空间悬索桁架的结构形式。结合工程设计实践,采用非线性有限元软件ANSYS对结构静力性能进行分析,确定结构布置方案;应用BlockLanczos法对索桁架桥进行自振特性分析,得到结构各阶频率和振型;应用非线性随机模拟风振分析法对结构方案进行整体分析得到全桥在脉动风荷载作用下的位移响应时程。计算结果表明,结构整体工作性能良好,承重索与抗风索的截面积对桥体动力稳定性均有较大影响。     

点支式玻璃建筑鱼腹式柔性支承体系风振响应分析

以清华大学游泳馆点式玻璃建筑设计为背景 ,在点式玻璃建筑中两种常用的鱼腹式柔性支承系统动力特性研究的基础上 ,运用AR法对脉动风荷载进行了模拟 ,将风荷载导入ANSYS对鱼腹式柔性支承体系的风振响应进行了时程分析。分析了支承体系的风振系数 ,并研究了预应力和矢跨比对风振响应和风振系数的影响。     

索膜结构在竖向脉动风影响下的风振响应研究

研究索膜结构在竖向脉动风影响下的风振响应特性。脉动风既包含有水平脉动风速,又有竖向脉动风速。对柔性较大的索膜结构,竖向脉动风作用将与水平风作用相叠加而使整个结构的风振响应增大。采用非线性随机模拟时程法,研究不同参数时索膜结构在单独水平风作用下、单独竖向风作用下、水平风和竖向风共同作用下的风振响应特性;并比较水平风和竖向风引起的膜结构的风振响应值,找出二者对膜结构所引起的响应异同及规律。一般情况下,水平风和竖向风共同作用引起的位移均值是单独水平引起的位移均值的1.57倍~2.94倍。因此,在研究索膜结构的风振响应时,必须考虑竖向脉动风的影响。     

江苏信息大厦玻璃幕墙索支承体系静动力性能分析

点支式玻璃幕墙鱼腹式索桁架结构由于其轻盈、通透的特点得到了广泛的应用,其一般都是对称支承布置,当结构由对称支承变为非对称支承时,由于其抵抗不对称变形的能力较弱,结构的力学性能会发生较大的改变,需要作进一步的探讨。为此结合江苏信息大厦玻璃幕墙鱼腹式索桁架工程,采用了模型试验和理论分析的方法,对该鱼腹式索桁架结构在非对称支承条件下静动力性能进行了研究,并得到可供设计参考的风振系数建议值。     

点式玻璃建筑柔性支承体系的动力特性分析

对两种常用的点式玻璃建筑柔性支承系统的动力特性进行研究,对比和分析影响这两种系统自振频率和振型的主要因素。在脉动风荷载作用下对系统风振响应进行谱分析,对影响风振响应的特征和相关因素进行研究,为类似结构的动力特性分析提供参考。     

预应力柔性光伏支承体系风振分析

以某污水处理厂预应力柔性光伏支承体系发电项目为例,对预应力柔性光伏支承体系的结构形式进行了介绍,分析了该种结构形式在污水处理厂光伏项目中具备的优点,同时运用MIDAS Gen软件计算预应力柔性光伏支承体系的自振周期和振型模态,分析了支承体系自振特性;取用Davenport风谱函数计算预应力柔性光伏支承体系中拉索结构风振作用下的位移,并与静力风载作用下的位移进行比较,分析该支承体系风载脉动效应的影响大小.结果表明,结构自振频率错开了风荷载脉动频率,不会发生共振,且风振影响较小.     

苏州工业园区步行街天幕工程空间管桁架结构设计

天幕工程长540m、宽31.2m,其高低起伏的空间管桁架不仅需满足建筑创意的效果,在复杂的风荷载、温度作用下还需要满足结构的弹塑性动力计算、稳定分析以及构造简洁易于施工方面的要求,从而设计出较完美适用的结构。介绍了此空间桁架结构方案的确定,并通过风洞数值模拟计算确定风振系数及荷载,进行了考虑几何非线性和材料非线性的荷载-位移全过程分析以及节点强度分析,最后得到几点设计体会。     

火炬系统塔架的风振响应分析及风振系数

采用有限元法对火炬系统的塔架进行了固有振动分析,得到结构基本周期;并与采用STADDPRO/CHINA计算软件、CEC FASTEEL SUITE计算软件、规范给定的计算公式算得塔架结构的基本周期对比.结果表明,三种计算软件分析的结果非常接近,而规范给定的计算公式结果不同.进而,分别采用AR模型和小波分析模型模拟脉动风荷载,对塔架进行风振响应分析,获得不同高度处各节点的位移及加速度响应,统计了风振系数取值,并与现行规范进行比较,为实现将塔架结构风振响应简化成静力分析提供一个初步的研究方法.     

大跨度空间结构风振响应计算分析

对某大跨度空间结构进行了风振分析研究,该结构具有频率极其集中的特点,在进行风振分析的过程中,考虑了高阶振型的影响。文中利用模态分析法求取了结构的动力特性,并在此基础之上选取了适当的模态进行了谱分析,获得了结构的动力响应,并最终得到结构的风振响应。通过分析发现了大跨度空间结构在脉动风作用下的某些响应特性,指出了大跨度空间结构进行风振分析需要注意的方面。     

三管钢筋混凝土烟囱风振响应分析与结构方案评价

建立了一热电厂格构式三管钢筋混凝土烟囱结构的三种结构方案。将风荷载作为随机动力荷载 ,对三种方案进行了动力特性计算和风振响应分析 ;着重探讨了Davenport风谱对各结构方案风振响应的差异 ,并据此对各方案进行了分析和评价。     

车辐式预应力索桁架结构的风振响应研究

通过对一车辐式预应力索桁架采光顶结构的风洞试验结果进行分析,探讨了平均风压和脉动风压的分布规律及频谱特性;比较了仅考虑上表面风荷载作用和同时考虑上下表面风荷载作用对结构的影响,结果显示前一种情况对结构更为不利。在此基础上,进一步对结构的风致动力特性展开研究,总结风振响应规律,提出相应的抗风设计建议。     

考虑特征湍流影响的体育场悬挑屋盖脉动风压谱模型

基于风洞试验对体育场悬挑屋盖的脉动风压谱进行系统研究,旨在得到适用于此类结构的脉动风压谱模型,为风振响应分析提供必要的信息。通过对屋盖表面脉动风压进行谱分析,可知在屋盖前缘处的风压谱与来流风速谱较接近,但屋盖后缘处则差异很大,表现出明显的漩涡脱落特征。因此脉动风压自谱采用来流谱与漩涡脱落谱相结合的形式来描述,并通过权数因子体现屋盖表面不同位置处流场作用的特点。对于脉动风压互谱则用指数衰减函数来表示,并确定了适用于悬挑屋盖的衰减系数。为验证所提出风压谱模型的有效性及特征湍流对风致效应的影响,对系列悬挑屋盖结构进行风振响应分析,风荷载时程分别采用风洞试验测得的风压时程、基于建议风压谱模型模拟生成的风压时程、按拟定常假设生成的风压时程。基于建议模型得到的响应结果与试验结果基本一致,基于拟定常假设的风振响应极值偏小10%～15%,均方根值偏小30%～40%,脉动风压谱建模中不可忽略特征湍流的影响。     

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。     

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。     

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。     

一种纯张拉索网应力承载的玻璃幕墙形式研究

太仓文化艺术中心工程采用的是直接张拉索网应力承载的玻璃幕墙,无钢桁架,将新设计的组合夹具固定在索桁架上的点式全玻璃幕墙。索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件,索桁架悬挂在支承结构上,它由按一定规律布置的高张拉强度的索及连系杆组成,索桁架起着形成幕墙系统,承担幕墙荷载并将其传至支承结构的任务,空间效果好,施工方便,技术成熟,利于建筑师表现各种创意造型。     

某复杂钢结构网架设计方法研究

某复杂钢结构网架在建筑上造型独特,结构上存在许多大跨度、大悬挑部分,杆件受力情况复杂;结构受风面积大、阻尼比小,自振周期又与自然风的卓越周期非常接近,属于风敏感结构。从结构找形、数值风洞和结构整体有限元分析3个方面介绍该工程的钢结构网架设计,总结该类结构的设计要点:利用反向重力荷载找形技术保证网架杆件受力的合理;在方案阶段通过数值风洞仿真计算获得建筑物表面的风荷载数据,提高有限元计算的可信度;利用通用有限元软件ANSYS对结构进行静力分析、温度分析及动力分析。为方案评定和进一步深化设计提供参考。     

Vibration control study on a supertall building

Vibration control of a 288‐m supertall building with connective structure is studied in this work. Fluctuating wind time series of the structure in forward and reverse Y‐direction in a 10‐year frequency are simulated by modified auto‐regressive method (AR method) to perform wind vibration analysis, and six minor and major earthquake waves are provided by building designer to perform earthquake analysis. Three vibration control schemes with nonlinear viscous dampers are proposed to control structural dynamic responses under wind and earthquake excitations. The dynamic responses of the structure with the proposed control schemes in wind and earthquake excitations are investigated and their vibration control effects are analysed comparatively. The study results show that the modified AR method is reliable and effective for simulating the fluctuating wind exerted on the building. The excessive dynamic responses induced by wind and earthquake excitations can be controlled effectively by the proposed schemes. The peak acceleration of top storey can be reduced by almost 40% for the proposed control schemes in wind excitation. The elastic working state of the connective body between the high tower part and the low tower part in major earthquakes can also be ensured totally. So, the validity and feasibility of the proposed schemes in reducing structural vibration responses can be fully approved. Some suggestions about structural analysis and design under wind and earthquake excitations are proposed. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

点支式玻璃幕墙索桁架支承体系自振特性算例及分析

国内对点支式玻璃幕墙索桁架支承体系的自振性能研究较少。基此,利用ANSYS软件对索桁架的自振特性进行了探讨,并讨论了索桁架布置形式、拉索截面积、索桁架矢高、撑杆截面积、拉索预应力、索桁架跨度等因素对其自振频率的影响。得到了一些有实用意义的结论。这些结论对该种结构抗风、抗震设计及主次结构共振分析具有指导意义。