世博轴索膜顶棚和阳光谷钢结构设计简介(英文)

世博轴及地下综合体工程是 2010 年上海世博会园区标志性建筑,其屋顶体系由索膜顶棚结构和阳光谷钢结构组成.分别介绍了索膜顶棚结构和阳光谷钢结构各自结构特点.对索膜结构,阐述了设计中膜材的安全系数取值、风荷载取值、膜面应力位移分析、防连续倒塌分析及地震作用的考虑等内容.文章还介绍了阳光谷钢结构的整体受力、变形特点、节点设计特点,详细分析了单杆稳定强度失效后对结构整体稳定性的影响.得出了作为大跨度柔性张拉结构的索膜顶棚和大跨度单层网壳结构的阳光谷均满足设计要求的结论.     

三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成.介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案.设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面.设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力.对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致.研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求.研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌.分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算.此外还介绍了关键节点设计.     

2022世界杯主场馆鱼尾式索网屋面结构形态分析

基于2022年卡塔尔世界杯主场馆卢赛尔体育场项目,介绍其主体结构的构成和外部尺寸,重点分析屋面结构、主体钢结构的组成和整体受力原理。确定体育场屋面索网的总体构成和主要几何参数,研究屋面主索网结构、次索网结构中各构件的作用和相互关系。对索网结构的零状态、初始态以及荷载态进行定义,总结形态分析的目的、意义和难点。利用ANSYS和3D3S进行膜结构安装前后的形态分析,分析膜安装前后的整体结构位移、主索竖向位移、主体钢结构的径向与环向位移,并计算和比较屋面索网各主要构件的内力。研究表明,鱼尾式索网屋面安全可靠、造型轻盈、受力性能优异,是大型体育场馆屋面结构的理想选择;在形态分析方面,以膜安装前后进行初始态分析可为之后的荷载态分析奠定良好基础。     

索结构冷却塔研究

索结构冷却塔是一种非常规的冷却塔结构形式,该类结构由塔身索网、加劲钢环梁及塔内的钢桅杆组成,冷却塔围护可采用膜材或其他覆盖材料。根据塔身索网的不同布置方式,提出了4种不同形式的索结构冷却塔,并对一个算例进行了分析以得到索结构冷却塔的静力性能。在此基础上与同几何尺寸的钢结构冷却塔进行了经济性对比。分析结果表明,索结构冷却塔受力明确合理,具有一定的经济可行性和环保高效的施工过程,极具研究价值和应用前景。     

多重弦支网格梁结构在山西体育中心三馆钢屋盖中的应用

多重弦支网格梁结构由上部单层网格梁和下部多重弦支结构组成。上部单层网格梁为双向正交正放连续网格梁,下部多重弦支结构由主索、次索、竖向撑杆以及斜拉钢棒构成,上下两部分结构共同工作形成空间结构整体。通过主索、次索两端施加预加应力,使所有索张紧、竖向撑杆受压、上部网格梁整体上拱,改善单层网格梁受力和变形特性,提高其承载力和稳定性;通过山西体育中心三馆屋盖钢结构体系选型分析,将多重弦支网格结构与张弦梁结构的受力性能进行对比分析,研究表明：多重弦支网格梁结构具有更好的空间作用效应,提高其整体结构的稳定性和承载力。     

斜拉索组合结构的受力特性分析

工程中斜拉索组合结构普遍可见,例如幕墙支撑体系中桁架结构穿插斜拉索单元,以此提升整体的受力性能。为研究斜拉索组合结构的受力特性,本文首先建立斜拉索在局部坐标系下的刚度矩阵,根据坐标转换构建整体坐标系下的刚度矩阵,然后通过提取刚度元素将斜拉索单元刚度矩阵和其它单元刚度矩阵进行集成,建立斜拉索组合结构的有限元模型,最后根据整体结构的静平衡方程,分析斜拉索组合结构的受力特性。     

张弦桁架索夹节点受力性能及其优化设计方法研究

在张弦桁架结构中,索夹节点是保证拉索与主体钢结构之间协同工作的关键部分。以内蒙某工程为背景,对解决模拟索体柔性特征的方法进行了研究,并对索夹节点进行了ABAQUS有限元分析,提出了静力状态下传统索夹节点受力性能方面的不足,并对其受力性能优化设计方法进行了研究,分别针对索夹边缘倒角以及索夹与索体间的铝垫层对于索夹节点受力性能的影响进行了参数化分析。分析结果表明,使用几何构造优化与铝垫层优化两种优化措施对于索夹节点受力性能优化效果明显。倒角的尺寸在1/4~2/5拉索直径范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低8%~11%;铝垫层厚度在1. 0~2. 5mm范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低17%~19%;两种措施同时使用优化效果更佳,优化效果优于分别单独使用任何一种优化措施。     

索穹顶新型节点设计及有限元分析

在分析索穹顶结构节点设计要求的基础上，针对索穹顶这种特殊的结构，介绍了适用于索穹顶结构的新型节点形式，并对其进行有限元弹塑性分析，分析结果表明节点整体受力性能较好。     

世博轴索膜结构方案演变与结构参数分析

上海世博轴索膜结构的设计经历了多种方案的比选。以世博轴特大型张拉索膜结构的设计过程为主线,采用非线性有限元方法对该项目各种方案的结构响应进行计算。结构选型提出了无谷索方案、有谷索方案、重锤方案以及内桅杆方案,对比分析了四种方案结构的受力和变形特征,研究了世博轴索膜结构的受力性能变化与方案演变过程,确定结构最终方案为内桅杆体系。并依据自重、弹性模量、泊松比以及支承等因素对结构性能的影响进行了参数分析,分析结果表明：结构体系是影响系统力学性能的主要因素,弹性模量、泊松比等材料属性对结构的整体性能的影响很小;当膜面跨度较大或使用较重的膜材时,建议在找形阶段应考虑自重的影响;为避免计算假定与实际情况脱节,对于柔性支撑体系建议采用整体模型进行分析。图14表7参3     

轮辐式单层索膜结构体育场的施工技术分析

某体育场为"轮辐式单层索膜+压环梁+V形柱"的复杂结构形式,在钢结构、索、膜3种结构共同作用下形成了一个稳定的结构体系。施工时需考虑3种体系的相互影响,保证整个结构的安装精度。阐述了屋面结构体系的安装方法:对于钢结构采用场内、场外结合的方法进行吊装;索网低空无应力组装、整体牵引提升、高空分批张拉锚固;膜施工采用履带吊将膜捆吊装到安装作业面,由人工进行展开和张拉固定。整个施工过程采用有限元软件进行模拟分析,根据分析数据进行3种结构安装时的变形调整,圆满完成了整个施工过程。     

南京四方现代艺术博物馆钢结构力学分析

南京四方现代艺术博物馆建筑造型新颖,极富想象力.但结构外形很不规则,特别是空中展廊部分为双向长悬臂钢结构,支承条件极为不利,结构设计难度较大.本文着重探讨了该馆钢结构体系的受力特性,并应用有限元软件分析了整体结构的静力性能以及关键构件、典型节点的受力性能.     

重庆江北国际机场超长单层索网幕墙结构设计

重庆江北国际机场航站楼主楼单索幕墙结构面积近10 000m2,并且一侧长度达到180m。其索网的支撑结构体系较柔,索网幕墙体系超长,给设计和张拉施工方案的制定都带来了较大难度。将屋面钢结构体系与幕墙结构体系整体建模,两者之间通过耦合实现水平联系,同步加载进行结构设计,以此考虑屋面钢结构对幕墙体系的影响。进行了超长幕墙结构体系跨越下部结构伸缩缝的受力分析,并得出由于柔性结构很强的变形适应能力,下部结构伸缩缝不会对幕墙结构体系产生破坏作用的结论。拉索幕墙的张拉方案必须与设计思路相互一致。对该超长单索幕墙张拉方案的原则也进行了介绍。     

扬州跳水游泳馆钢屋盖双向索桁架设计

扬州跳水游泳馆下部为3层钢筋混凝土框架结构,上部为钢结构屋面,钢结构屋面东西向长135.5m,南北向长71.7m,为大跨度承重杂交空间结构体系,主要包含正交平面桁架,单层网壳,正交双向索桁架3种空间结构形式.本文重点介绍了该工程中正交双向索桁架的结构布置方案及受力特点,详细给出了双向索桁架的找形分析,各种组合工况下非线性荷载态分析的过程及计算结果,并对两种软件的计算结果进行了分析.文章最后介绍了本工程中采用的大型索结构施工模拟分析方法,详细给出了桁架及网壳安装完成并拆撑、双向索桁架从高空引线就位到膜材安装完成每个施工步骤中结构的内力和位移状态,得到一些有价值的结论,供类似的工程设计参考.     

鸟巢型索穹顶结构索杆退出工作后的受力性能分析

分析鸟巢型索穹顶结构在满跨和半跨荷载作用下部分索松弛以及单根索、杆破断后的受力性能。研究发现,脊索松弛对结构整体刚度的影响很大;而随着索、杆破断位置的不同,结构的受力性能有很大差异。     

长春奥林匹克公园体育场屋盖索膜及钢结构设计

根据风洞试验结果和建筑造型需要确定长春奥林匹克公园体育场屋盖膜结构的造型。按照位移控制指标进行索膜结构预应力设计。首次将C80的高强混凝土运用到钢结构桁架中,充分发挥了钢筋混凝土抗压能力强、造价低廉的优势。分别对膜、索、支座等关键部位进行抗连续倒塌分析,确保结构的整体稳定性,并对关键节点进行了优化设计。     

某展览中心钢管桁架结构体系设计分析

为满足空间与视觉要求,本工程钢结构部分采用大跨度桁架结构。首先对于结构体系和杆件选取等内容进行了介绍,而后分析了结构在主要设计荷载工况组合下的变形和受力,并讨论了结构的整体稳定问题。结果表明:该钢结构体系受力及变形满足规范要求,抗震性能良好,整体稳定性能较好。当第1阶特征值屈曲模态为局部屈曲时,有必要采用多阶模态作为一致缺陷分别进行非线性屈曲分析。     

榆林榆阳机场T2航站楼结构设计

榆林榆阳机场T2航站楼下部主体结构为钢筋混凝土框架结构,屋盖采用树状柱与V形斜柱支承的张弦拱梁结构.张弦结构对风荷载较为敏感,为保证风荷载取值的准确性,采用风洞试验模型、数值模拟和等效静力风荷载等方法确定屋面风荷载分布及大小,综合分析得出了索内施加预应力的最佳值.对各个风向角风荷载作用下索内力进行分析,计算表明在风向角0°和180°时下弦个别拉索呈现松弛状态,为确保拉索不退出工作,在上弦钢拱梁内灌注水泥砂浆,采用增加配重的方法能有效抵抗风吸力.对复杂铸钢结构节点进行了有限元分析.对超长楼板进行温度作用分析,设置温度钢筋,提高楼板抗裂性能.采用YJK和MIDAS软件建立整体模型进行分析,以研究结构整体受力性能.     

双流机场大修机库屋盖整体提升施工技术

现代科学技术的高速发展,大型场馆建筑、大型厂房、机库多采用钢结构作为主体结构或者屋盖,钢结构的受力性能优秀,但是也存在自重较大、拼装复杂、跨度较大等工程技术难点.液压整体提升的施工方法这个时候就彰显了其独特的优点.本文将就成都国航大修机库钢结构屋盖整体提升为题在大跨空间钢结构施工中的应用进行叙述.     

张弦结构动力分析中的若干问题研究

结合镇江体育中心会展馆的曲线形大跨度钢结构屋盖工程,对张弦结构动力分析中的若干问题进行了研究.首先分析了不同质量矩阵模式(一致质量矩阵和集中质量矩阵)对单榀张弦梁及整体张弦结构振型、频率的影响;其次,通过多维地震作用下的结构动力分析,研究了索张拉应变和索截面变化对张弦结构动力性能的影响.研究表明,不同的质量矩阵模式对单榀张弦梁的振型、频率计算结果影响较大,而对整体张弦结构的计算结果影响较小;索张拉预应力及索截面的变化改变了张弦结构的振动平衡位置、波动位移及结构抗震性能.     

Kiewitt型索穹顶结构拉索退出工作机理分析

目前索穹顶结构的研究主要集中在形态分析、结构静动力性能分析、施工成形分析等方面,有关索穹顶结构拉索退出工作及部分拉索退出工作后的体系受力性能的研究还很少涉及.本文以Kiewitt型索穹顶结构为例,分析结构在多种荷载工况下索松弛和索破坏退出工作机理及部分索退出工作后结构的受力性能,得出了一些有用的结论,对该类结构的进一步研究和工程应用具有指导意义.