恩施青云崖游客中心钢结构设计

恩施青云崖游客中心采用钢框架+单层平板网格屋盖结构体系,对其结构设计中的方案选择、屋盖杆件受力和验算、结构极限承载力、关键部位加强构造措施等进行分析研究。结果表明,菱形网格柱可较好地满足建筑及整体刚度要求,平板网格结构杆件可忽略轴力影响按受弯构件设计,整体结构具有较大安全冗余度,且符合喇叭柱重要构件破坏滞后一般构件的概念设计;加强构造措施能有效保证计算假定实现和结构安全。     

新型密柱支撑张弦铝合金结构设计与施工关键技术研究

世博温室项目屋盖为任意不规则曲线组成的无曲率平面,采用异形多边形网格加大透光率,基于这些特点,选型最终定为张弦铝合金网格结构。本项目挤压出新型“日”字型挤压铝合金构件以更好地承受屋盖面内弯矩,保证杆件与整体结构平面内有效传力。设计了新型刚接板式节点并通过足尺试验和精细化有限元分析研究了节点刚度与极限承载力,试验及有限元对比分析结果表明,该类节点有较高的抗剪、平面内和平面外承载力。阐述了弯扭构件数字化加工工艺及不规则铝合金特殊单元式的装配式预拼装技术,引入立面幕墙与主体结构一体化设计技术,其中立面幕墙面板设计首次通过整体协同分析考虑了主体结构变形的影响,计算结果表明设计构造满足要求。重点说明了双向正交布置拉索的施工张拉模拟计算方法,验证了索力分级张拉时结构处于安全状态,张拉完毕结构变形满足要求。     

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。     

萍乡奥体中心游泳馆结构设计

介绍了萍乡奥体中心游泳馆的设计标准、荷载取值、下部结构体系、屋盖钢结构体系、支座设计及Y形柱设计.对建筑室内空间进行分析,通过多轮结构方案比选,最终钢屋盖主体采用张弦梁与单层网格相结合的结构体系,最大程度保留建筑净高,同时适当地将室内对建筑无影响的框架柱伸至屋面,有效减小屋盖跨度,从而形成Y形柱、张弦梁及单层网格组合结...     

合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度钢-铝组合张弦空间桁架屋盖体系设计技术研究

针对合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度屋盖,提出一种钢-铝组合张弦空间桁架新型受力体系,其中上部组合桁架的下弦杆、腹杆采用钢构件,组合桁架上弦杆采用铝合金型材,撑杆和拉索为钢结构,该体系集合了传统张弦桁架空间受力特点和铝合金结构的优点,形成铝合金主结构与屋盖围护系统一体化设计。介绍了屋盖受力体系的构成、钢-铝合金连接节点、一体化屋面和张弦桁架的分析设计结果,同时研究了屋盖结构的稳定性、抗连续倒塌等问题。分析结果表明,屋盖体系各项指标均满足规范要求,可为钢-铝合金组合空间桁架结构体系的研究和应用提供参考。     

广东水利水电学院文体馆屋盖结构方案设计

针对广东水利水电学院文体馆的折板型屋盖,采用常用的主次桁架和折板网格方案分别建模计算分析,对两种结构方案进行了比较.主次桁架方案传力路线清晰、挠度小、造型美观,但整体性差;折板网格方案整体性好、用钢量省,但局部受力较大,相应杆件截面较大,球节点会用到非常规直径.在考虑将两种方案优势互补基础上提出了一种新型的组合桁架与网格复合结构体系.对复合结构体系屋盖及主体混凝土结构进行了整体计算分析,并在此基础上利用弦支结构的概念对屋盖结构进行了优化,折板型屋盖结构的受力性能及用钢量得到明显改善.     

独角兽岛启动区展厅钢结构设计及BIM应用

独角兽岛启动区展厅建筑造型突破常规,多重曲面的流线造型构建成复杂的空间异形造型.平面近似椭圆形,立面及屋盖采用独特的空间自由曲面.整个外罩形成以中庭漏斗网格筒、外围立柱、外环曲线立体桁架及单层网格组成的多重复杂空间结构;屋盖和采光中庭网格筒室内空间结构构件外露,采用大高宽比特窄翼缘焊接矩管单层网格结构实现建筑、结构、幕墙完美结合.介绍了本工程的结构体系,屋盖方案演变及杆件截面优选,对结构进行了单体模型及总装模型分析,论述了结构的变形、内力和应力分布特点、整体稳定性分析,对单层网格结构中各类节点的适用性进行比较,选取关键节点进行有限元应力和刚度分析,确保节点的受力可靠.同时鉴于结构平面、空间关系复杂,对该项目进行了BIM设计,并介绍了本工程BIM正向设计流程及其创新应用.     

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。     

斜交梁系钢屋盖结构温度效应研究

以东营会展中心超长钢屋盖为背景,研究斜交梁体系屋盖结构的温度效应特点。阐述了楼屋盖结构平面内刚度对温度效应的影响;推导了正、斜交网格平面内刚度的计算公式,通过分析比较,得到斜交网格平面内刚度较小的结论,有利于减小结构的温度效应。利用ANSYS软件建立正、斜交梁体系超长屋盖结构模型,并进行季节温差作用下的分析,结果表明斜交梁体系温度效应受屋盖平面内刚度影响大,刚度较大侧的温度效应显著,同时亦验证了理论分析的结论。讨论了若干因素对斜交梁体系屋盖结构温度效应特点的影响作用。并结合工程实际,提出若干设计要点。     

福州奥体中心体育馆不规则十字转多角度菱形箱体钢柱制作技术

福州奥体中心体育馆地上4层(局部6层),混凝土看台最高点高度22.120m。钢结构最高点高度39.7m。下部混凝土结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构;上部钢结构屋盖采用四边形环索弦支-张弦组合结构及平面主次桁架结构,钢结构墙面采用单层菱形交叉网格结构。该建筑结构体系极其复杂,在设计过程中采用了PKPM、ETABS等多种软件进行结构计算、分析、设计。介绍该体育馆支撑墙面单层菱形交叉网格结构的不规则十字转多角度菱形箱体钢柱的相关制作技术。     

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...     

超长斜交网格钢屋盖温度效应分析

以东营会展中心工程为背景,运用有限元程序ANSYS建立正、斜交网格超长屋盖结构模型,考虑季节温差,分析比较两种屋盖体系在温度效应上的差别,归纳斜交网格屋盖结构温度效应的特点。联系工程实际,提出斜交网格屋盖结构的设计要点及构造措施,所得结论为类似结构的深入研究和设计提供参考。     

苏中江都机场航站楼钢屋盖结构设计

苏中江都机场航站楼钢屋盖为波浪式双曲屋面,屋盖结构结合建筑造型要求,采用了多榀钢屋架+单层四边形斜交网格的结构体系。针对钢屋架、斜交网格等不同方案以及抗侧力构件的分析、比较,确定了合理的结构方案。钢屋盖的动力特性和静力分析表明结构具有可靠的受力性能。选用屋盖构件截面、连接节点时充分考虑了外露结构的美观要求,结构较好地体现了建筑形态和设计理念。     

长沙国际会展中心展厅大跨度下凹形钢屋盖结构选型与设计

长沙国际会展中心展厅钢屋盖呈反天际线的下凹形态,室内不设吊顶,屋盖钢结构力求简洁规则,以保证良好的室内观感。严格的观感要求和大跨度为屋盖结构的选型和设计带来挑战,经过多方案比选和优化,最终采用张弦梁结构。介绍了展厅屋盖结构体系选型、结构布置优化、构件形式优选及钢屋盖静动力特性、极限承载力,阐述了下凹形态张弦梁的侧向稳定性问题及解决方案,介绍了关键节点构造。分析结果表明,下凹形张弦梁结构有效满足建筑的美观需要和大跨度钢屋盖的受力需要,结构构件形式的优选和创新进一步突出建筑概念,实现结构构件建筑化。     

2010年上海世博会主题馆屋盖结构弹塑性极限承载力分析

以上海世博会主题馆屋盖结构为研究对象,采用通用有限元程序ANSYS对结构整体模型和屋盖单独模型进行弹塑性极限承载力全过程分析,分析结构的屈服机制、失效机制和结构在屋盖单独模型和整体模型中的全过程反应特征。分析表明,张弦桁架结构的预应力索杆体系可有效提高结构的刚度,结构塑性发展遵循连续梁结构的力学性态,结构的弹性支承边界条件在一定程度上能提高结构的极限承载能力。     

北京大兴国际机场航站楼中心区屋盖钢结构设计的关键问题

为满足北京大兴国际机场航站楼少柱、大空间的建筑需求，提出一种以可独立承载的大型子结构单元为基础、支承体系与屋盖结构一体化的巨型网格结构。并就结构设计中的关键问题，进行了竖向承载能力、水平抗侧能力、防连续倒塌、抗震性能研究及竖向地震作用分析，结果表明：以若干独立承载的大型子结构单元为基础构建的体系可大幅提升结构的承载能力和抗倒塌能力；两个支撑筒或支撑框架与C形柱组成三角形支承结构，承载力可提升300%以上；子结构之间的屋盖结构对巨型网格结构的传力机制影响较大，应考虑子结构独立模型和整体模型进行承载力包络设计；当支承构件承担的地震剪力小于其承担的重力荷载比例时，应对支承构件承担的地震剪力进行调整，以提高支承构件的抗侧能力；针对构件和支承系统层面的抗连续倒塌分析可有效评估不同构件和C形柱的重要性等级；采用静力法计算大跨屋盖的竖向地震响应偏小，应采用振型分解反应谱法或动力时程分析法进行复核；采用基础与层间结合的超大平面隔震技术可有效提高巨型网格结构的抗震能力。     

广州歌剧院空间异型大跨度钢结构设计

广州歌剧院建筑造型奇特,其屋盖与幕墙组成的外围护体系为空间不规则折面组合型体,结构采用了空间折板式三向斜交单层网格结构。本文对其结构体系、构型和网格划分原则、杆件截面选取及节点形式等设计情况进行介绍,列举结构在重力荷载、风荷载、地震作用及温度作用下的变形和内力情况,对结构整体稳定分析、节点分析和铸钢节点足尺试验等关键问题进行论述,并对结构的工作机理和受力特性进行总结。结果表明,该体系对奇异建筑型体的适用性强,侧向刚度和抗震性能良好,结构工作机理以刚架作用为主,整体稳定问题不突出,结构对初始缺陷不敏感。     

某大跨试验厅结构设计与屋盖施工分析

某试验厅的计算跨度为119. 8m,为单层单跨建筑,其屋盖采用张弦梁结构,屋盖下部支撑为型钢混凝土柱,整体为框排架结构。采用两种不同模型的结构计算软件MIDAS Gen(v8. 00)和SAP2000(v14. 1. 0)对整体结构进行了对比计算分析,并结合结构性能化设计要求,介绍了张弦梁的设计要点,给出了弹塑性时程分析和抗连续倒塌等分析结果,最后对屋盖滑移施工方案进行了介绍。证明了结构体系的安全性、合理性,并对大跨屋盖的施工提出了技术依据。     

上海某胶合木张弦单层网壳屋盖设计研究

上海某工程胶合木张弦单层网壳屋盖结构设计中建立了有限元模型,进行静力分析、地震作用下的效应计算和稳定性分析。结果表明以胶合木为网格构件材料的张弦网壳结构能满足强度、刚度和稳定性要求,胶合木构件最大应力比为0.621。     

铝合金空间网格结构研究现状及关键问题

相比于钢结构,铝合金结构由于其自重轻、耐腐蚀和易加工等优点,在结构工程中备受关注,其应用也日益增多。从铝合金作为建筑结构用材与钢材的特性对比出发,列举了国内外大量具有代表性的铝合金空间网格结构,综述了国内外对于铝合金单、双层网壳和网架等铝合金空间网格结构及节点体系的研究现状,并指出目前试验研究、理论研究和设计应用的主要不足之处;通过进一步探讨,提出铝合金空间网格结构的研究与应用中需解决的若干关键技术问题,这些问题集中在节点刚度和杆件初始缺陷对铝合金单层网壳结构整体稳定性的影响、新型节点形式的研究以及铝合金空间网格结构的抗震、抗火性能研究等方面。