大型摄影棚屋盖网架与支承框架协同工作分析

对于大型摄影棚结构,合理考虑屋盖结构和支承结构协同作用是结构设计的关键.以某大型摄影棚结构为研究对象,利用SAP2000软件建立了屋盖网架固定铰支座模型、等效弹性支座模型和整体结构模型,并对其进行了静动力对比分析,讨论了下部支承结构对上部屋盖网架受力的影响.分析结果表明,固定铰支座模型与整体结构模型的应力差值较大,将下部支承结构简化后的等效弹性支座模型在静载和单独竖向地震作用时可代替整体结构模型进行分析,考虑水平向地震作用和三维地震作用时应采用整体结构模型.     

郴州体育场罩棚结构设计

郴州市体育场屋盖采用大跨悬挑钢桁架结构。针对其跨度大、形状不规则的特点,详细阐述了结构的体系布置情况,并利用有限元软件对屋盖结构体系进行了受力、变形、模态和整体屈曲分析;介绍了支座类型的选择和减小支座水平推力的措施;对固定铰支座和弹性支承屋盖结构进行了静力和地震作用分析,探讨了上下部结构协同工作对屋盖抗震性能的影响。分析结果表明,该屋盖结构体系合理,整体性强,抗震性能良好。     

北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。     

新中国国际展览中心预应力立体管桁架屋盖结构设计

新中国国际展览中心工程属2008奥运配套工程。一期工程为8个主展馆,各展馆平面均为71m×172m的矩形,分别由10榀倒三角形预应力立体管桁架构成屋盖体系,桁架跨度为70.2m。桁架下弦为方钢管,其余杆件均为圆钢管,预应力索穿于下弦杆内,支座采用铸钢单向铰支座。结合具体结构设计,进行了屋盖结构静力性能分析、单榀桁架出平面稳定验算、屋盖中震弹性验算、结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形验算,并进行了单榀桁架断索及单榀桁架失效等极端工况下屋盖体系的抗连续倒塌验算。研究结果表明,结构各项性能均满足规范要求,并具有良好的静、动力受力性能。     

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。     

长沙Live中庭屋盖大跨空间自由曲面网壳结构设计

长沙LIVE中庭自由曲面屋盖跨越支承在下部4个结构单体上,中间局部为可开合式屋面,二次膜结构生根于主体结构之上,中庭屋盖采用大跨度单层网壳结构。介绍了结构选型及固定铰支座与滑动铰支座的合理设置方法;根据当地自然条件和风洞实验报告进行屋盖的风荷载取值;通过有限元软件MIDAS/Gen对网壳结构进行了静力和整体稳定性分析,并且将网壳与下部混凝土结构协同工作,比较自振周期、位移、支座反力来分析下部结构对网壳结构受力的影响;同时通过有限元模型对节点设计承载力和刚度进行了分析,网壳的各项计算结果均满足要求。此外,在施工过程中进行了变形监测,监测数值均在设计计算范围内。     

上海铁路南站新型大跨度钢屋盖结构抗震研究

对上海铁路南站主站屋新型大跨度钢屋盖结构的抗震性能进行了研究。通过有限元分析,研究了影响此类屋盖结构动力特性的不同因素。得出的结果有:预应力效应影响屋盖结构的振型频率分布;下部混凝土结构与上部屋盖的共同工作效应相当于为屋盖提供了刚度较大的弹性支座;几何非线性特性影响不显著。在时程分析基础上,研究了多维地震输入对屋盖地震响应的影响,指出内柱为屋盖结构的一个较薄弱部位;给出了拉索预应力的初始设计值;并通过时程分析,验证了该预应力设计值可以保证拉索体系在多遇和罕遇地震下均能够正常工作。     

龙华文体中心体育馆钢屋盖结构设计

龙华文体中心体育馆屋盖水平跨度大,造型复杂,柱位分布不均。为使整体约束趋于均衡,对支承柱位进行了方案比选,优化减少了支承柱数量。为解决在恒载及温度荷载作用下的水平位移引起的支座力过大的问题,采用了可部分滑移的抗震球铰支座,并通过计算确定了合理的支座水平刚度。基于网架体型复杂大悬挑的特点,对结构进行了稳定性及抗连续倒塌分析。给大跨度幕墙提供侧向支撑,屋盖网架局部变为3层,增加与幕墙连接并适用网架受力的节点。采用有限元软件模拟分析了支座节点受力性能,验证支座节点在多向复杂受力状态下的安全性。为保证安全可靠,进行了结构上下部分整体模型的多软件对比。结构表明,在各种设计荷载作用下,屋盖结构满足规范要求。     

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层（局部3层）正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明：采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。     

延安大剧院结构设计

延安大剧院主体采用框架-剪力墙结构,双向超长,屋盖采用双向双层网架结构,并充分考虑风荷载和温度变化的影响。屋盖网架采用单体模型和整体模型分别计算的方法,取包络结果进行设计。框架柱(梁)上设置板式橡胶支座及成品双向滑动抗震铰支座,作为网架的支座,其有效减少了网架与主体之间的相互约束,使用效果良好。对转换柱、梁、桁架进行性能设计,提高抗震构造措施,保证其安全可靠。对于大悬挑和大跨度的混凝土构件,加设预应力筋,减少挠度和裂缝。根据分析结果,结构设计合理,可供设计参考。     

利用支座沉降对大跨度机库大门桁架施加预应力的优化分析

大跨度机库的屋盖结构一般由大门桁架与屋盖网架共同组成.大门桁架的内力分布通常很不均匀,材料利用率较低.为了优化机库屋盖结构的整体受力状态,本文采用分步沉降的支座位移法在屋盖结构中建立预应力状态,并运用生死单元法模拟支座分步沉降的施工过程.通过通用有限元软件ABAQUS建立某四机位机库的有限元模型,对其进行结构静力分析,比较了不同沉降值下支座反力、结构位移和单元应力的变化趋势.结果表明:支座位移法能够有效调整结构的内力分布,降低应力峰值,从而改善结构的整体受力性能,且当支座沉降距离为1.0m左右时,对结构有最佳的有利影响.     

泉州体育馆张弦桁架支撑壳体结构设计的关键问题

泉州市体育馆的椭球型屋盖采用张弦桁架支撑壳体。重点介绍了该结构在分析和设计中的关键问题:利用NURBS造型技术生成泉州体育馆非规则屋盖曲面、结构体系布置;结合工程实例提出了张弦桁架结构拉索初始预应力取值的若干原则以及合理处理支座水平推力的方法;利用弹塑性方法分析其稳定性和极限承载力以说明张弦结构优异的力学性态。     

临沂启阳机场航站楼屋盖单双层混合曲面网格结构设计

为实现大跨度无柱空间及中部上隆的建筑形态,对临沂启阳机场航站楼屋盖结构采用单、双层混合曲面三向网格体系。该屋盖结构总平面尺寸为243 m×180 m,其中单层网壳尺寸为72 m×48 m,曲面形状通过数值逆吊找形获得。整体屋盖由56根斜柱支撑,最大跨度约为83 m,最大悬挑约为20 m,柱顶支座采用固定铰支座和单向弹性铰支座两种型式。针对屋盖结构的特点,采用数值模拟进行了静力性能分析、整体稳定性全过程分析、抗震分析及关键节点分析。分析结果表明：由数值逆吊确定的单层网壳主要通过面内路径传递荷载,同时双层部分可提供较理想的边界支撑条件,使单层网壳面内力能够可靠传递,整体结构受力合理;空侧设置20个单向弹性铰支座能够调节刚度不均匀引起的扭转效应,同时能够较好的释放温度变形,降低结构温度应力;为确保安全,在进行整体稳定性全过程分析时,考虑了多种初始缺陷模态及温升的不利影响,屋盖结构整体稳定性安全系数为2.88;罕遇地震作用下,单层网壳具备较高的安全储备,杆件损伤主要发生在网格高度较大的双层区域及悬挑区域,且塑性发展程度较低;单层网壳和单、双层网壳过渡区的关键节点具备适宜的安全储备,满足强节点的...     

安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对固定铰支座和弹性支座张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析,分析了上下部结构协同工作对张弦结构抗震性能的影响。结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构基频;8度多遇地震作用下,张弦网壳结构的水平、竖向地震作用的内力和位移响应属于同一量级,大跨度张弦网壳结构的抗震设计需要对不同方向的地震作用进行分析;大跨度张弦结构应对屋盖与下部结构整体进行地震响应分析或合理地对下部结构的刚度和惯性进行等效。     

成都市武侯区棕北中学音乐厅结构设计

成都市武侯区棕北中学西区实验学校扩建工程通过防震缝分为主楼与副楼两个子项,其中主楼为平面不规则的音乐厅。音乐厅结构具有下述典型特点:1)上部结构多处楼板开洞面积大于50%;2)大范围悬挑9m的看台大跨度封口梁采用了有粘接预应力技术;3)挡土墙受力复杂,设计时采取了等间距增设挡土墙翼墙的技术措施;4)舞台区屋面吊挂重载,钢结构屋面采用了抗震球铰支座点支承的平行弧形网格结构屋盖。本文从音乐厅的基础设计、钢屋盖设计、观众席预应力梁设计、挡土墙分析、结构整体计算等方面总结了该工程的结构设计要点。     

张弦空间结构的非线性分析

运用非线性有限元基本理论研究张弦空间结构的非线性特征。针对5个张弦空间结构工程,研究结构的几何非线性、材料非线性和边界条件的状态非线性特征,揭示其基本力学特性。分析表明:张弦空间结构的刚性构件体系贡献了结构的线性刚度,结构的变形协调使拉索应力刚化进而增大结构的几何刚度;对索施加初始预拉力可以增大结构几何刚度,但不影响结构总刚度增量的变化规律;结构总刚度的非线性部分随荷载步的改变而更新,结构分析须先确定结构所处的荷载工况;结构材料进入塑性后表现为结构总切线刚度中线性部分的降低,当结构达到弹塑性极限承载力时表现为结构材料失效。基于张弦结构的自平衡特性,当张弦空间结构滑动支座滑移达到滑程时,结构的边界条件转变为相应的铰支座或弹性支座。通过屋盖结构支座附近同位置且同方向的下部支承结构体系的刚度与屋盖邻支座区域杆件体系刚度的比较,可方便准确地对屋盖单独模型进行屋盖结构在实际工作环境中边界条件的模拟。     

上海铁路南站站屋结构设计

上海铁路南站是上海西南地区的交通枢纽,是第一座采用圆形平面的火车站。钢结构屋面最大直径约为275m,内圈柱子间的最大跨度为152m,采用带中心内压环的空间刚架结构体系。全面介绍了上海铁路南站工程结构设计中的关键技术问题。为满足主站屋严格的沉降要求,采用了桩端后注浆的钻孔灌注桩。为减小梁的高度,采用了超长预应力结构,解决了超长结构的温度问题。在大跨钢屋盖结构设计中,进行了钢屋盖整体稳定性及单根主梁的整体稳定性分析。研究了预应力及下部混凝土结构对钢屋盖的抗震性能影响。通过设置弹性支座并选择合理的弹簧刚度解决了屋盖温度作用问题。通过风洞试验并引入多点输入时程分析的方法,得到结构的等效风荷载及风振系数。采用拆杆法进行了屋盖预应力钢棒的施工验算。     

大跨度体育馆钢-混凝土混合结构设计与分析

采用整体建模计算与局部建模计算相结合的方式,对某大跨度体育馆钢-混凝土混合结构进行了结构分析和设计,探讨了钢结构与混凝土结构协同工作机制。通过对3种模型计算结果的分析得出,建立整体模型对于整体结构设计而言是很有必要的,而对于钢屋盖设计,在合理考虑下部支撑以及支座刚度后,可以单独建立模型进行计算。大跨连续网架的大小跨相接位置的支座承受拉力,可采用滑动球铰支座,并重新定义支座水平刚度,以修正初始模型。钢屋盖对基础沉降比较敏感,基础设计时遵循支撑钢屋盖的框架柱下多布桩、其余框架柱下尽量少布桩的原则,以减小支撑钢屋盖的框架柱基础的沉降值及相邻基础的沉降差。体育馆结构超长,设计时考虑温度作用对构件内力的影响,采取了多种措施以减小温度作用和收缩变形对钢筋混凝土结构的不利影响。     

大连国际会议中心屋盖设计

大连国际会议中心屋盖采用管桁架空间结构。考虑屋面板布置的不规则性,桁架节点为刚性节点,采光部分用相贯管节点,其余部分尽量采用焊接球节点,个别形状复杂的节点采用铸钢节点或组合节点。由于屋盖支座分布不均匀,造成屋盖周边出现不规则的悬挑,变形很大。为节约钢材和建筑的美观,屋盖周边与幕墙柱相连,采用相容性分析,幕墙柱参与支承屋盖的作用,大大减小屋盖挠度。支座下部采用钢管组合柱支承,支座为球铰节点,限制位移、放松转动,满足设计要求。     

厦门某市民体育中心综合馆结构设计

某体育中心综合馆项目屋面造型采用八字形层叠双坡屋面,造型新颖,但层叠的大跨度屋盖结构如何设计是一个难点,上部钢结构屋盖与下部混凝土结构如何衔接与设计计算是另一个难点。基此,结构设计时结合建筑造型,通过桁架高度的调节实现层叠效果,通过屋盖中部平顶"支座"区的设置,减少结构跨度,简化传力途径,最终有效地解决了该屋盖的结构设计难题。通过YJK、3D3S及MIDAS/GEN等软件对钢-砼混合结构整体模型及钢屋盖分体模型进行多工况包络计算分析,保证了结构构件安全且具有较好的受力性能。