2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定性能分析研究

2008奥运会羽毛球馆屋面钢结构采用弦支穹顶结构体系。该体系为半柔性结构,结构的整体稳定性能是该类结构体系设计选型的控制因素。弦支穹顶结构具有屈曲特征值非常密集且为局部失稳屈曲模态的特点。本文重点对计算方法、材料弹塑性、节点构造以及预应力损失等因素对弦支穹顶结构整体稳定承载力计算的影响进行分析研究,研究表明荷载子步数、材料非线性以及索撑节点构造对奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定均有较大的影响。对基于结构整体稳定安全的大跨度钢结构性能化设计进行了初步探讨,提出了整体结构体系屈曲稳定承载力系数的建议取值。     

弦支穹顶施工全过程分析

弦支穹顶结构是一种刚柔杂交的预应力钢结构体系,实际工程少,施工经验不足,针对此结构的施工过程分析显得十分重要。基于非线性有限元原理,区分弦支穹顶结构的初始态和几何零状态,指出弦支穹顶的施工过程是结构从几何零状态到初始态的连续变化的过程,可以采用张力松弛法进行施工过程的模拟分析。通过分析2008年奥运会羽毛球馆屋盖的工程实例,考虑施工场地条件,确定下部索杆的张拉顺序,对结构施工进行全过程模拟分析。     

2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构预应力施工技术

北京工业大学羽毛球馆为2008年奥运会比赛场馆之一,采用弦支穹顶结构。详细介绍了该工程的预应力施工技术,结合施工仿真计算和实测结果,提出了结构的预应力施工技术和特点。     

大跨度弦支穹顶结构关键施工技术研究

本项目研究成果己成功应用于2008年奥运会羽毛球馆屋顶钢结构,技术性表现在： 1）大跨度弦支穹顶结构施工仿真计算技术研究     

弦支穹顶预应力施工过程仿真分析

以北京奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,通过对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程仿真计算,检验了施工过程中的结构安全性,分析了在预应力施工过程中结构形状变化特点、内力和节点位移变化规律,同时提出了预应力施工控制参数。     

2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构预应力施工技术

北京工业大学羽毛球馆为2008年奥运会比赛场馆之一,采用弦支穹顶结构。详细介绍了该工程的预应力施工技术,结合施工仿真计算和实测结果,提出了结构的预应力施工技术和特点。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶健康监测研究分析

2008年奥运会羽毛球馆屋盖弦支穹顶结构跨度93m,作为目前世界范围内跨度最大的弦支穹顶结构,对其使用过程中的状态进行监控非常有必要,以保证其使用安全。对2008年奥运会羽毛球馆屋盖弦支穹顶结构的索力、网壳构件内力进行长期健康监测。并对这些监测数据进行处理分析,以反映结构的使用状态。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶预应力张拉模拟施工过程分析研究

对于大跨度弦支穹顶结构,预应力张拉施工过程实际上是几何体系由机构(准机构)变为可承担设计荷载的结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别于常规结构体系,它需要对结构的设计状态即最终使用状态进行控制,同时应研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能,并对结构几何成形过程中的安全性进行控制。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,应用分步一次加载法和单元生死法两种不同的计算方法对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程模拟计算,分析了在预应力施工过程中结构位移、环索内力和径向拉杆内力变化规律,确认了张拉施工过程的安全性;得出分步一次加载法时结构力学响应大于单元生死法时结构力学响应的结论;证明弦支穹顶整体结构设计采用分步一次加载法是偏安全的。     

弦支穹顶预应力钢结构体系索与拉杆延性性能设计研究

预应力大跨度钢结构体系的大变形倒塌失稳极限状态是结构安全的控制因素,其基本构件索与拉杆的延性性能分析研究对结构体系的安全设计至关重要。索与拉杆分别经过冷作硬化处理和调质热处理后,构件强度大幅度提高,而延性性能大幅降低。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构工程为实例,在罕遇地震作用以及体系静力失稳极限状态下,对环索及径向拉杆的应力、变形性能进行分析研究。总结得出弦支穹顶结构"体系大变形,索杆小应变"的力学性能规律,证明了延性性能相对较差的索杆构件应用于弦支穹顶结构体系的安全性。     

2008年北京奥运会羽毛球馆深化和施工方法设计

北京奥运会羽毛球馆为大跨度弦支穹顶结构,结构的复杂性决定了其深化设计必须与施工方法紧密结合.本文围绕如何通过合理的深化设计和施工设计使加工、施工更完善这一话题,详细介绍了深化设计中碰到的难点和解决办法,重点讨论了拉索预应力的施加方案和施工方法,为今后类似弦支穹顶工程的深化设计和施工方法提供了有益借鉴.     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构模型动力特性试验及理论分析

对2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构1∶10模型进行了动力特性的试验研究与理论分析。计算得出了模型不同施工阶段的频率值及振型;采用环境激励和正弦激励两种方法对模型的不同施工阶段进行了动力特性测定试验;阐述了试验的原理、过程及结果。研究表明:结构频率密集、周期较长、以竖直方向振动为主,振型大部分为正对称或反对称形态;结构阻尼比在0.02~0.03范围之内;理论计算结果与试验结果吻合较好。本文所得结论对2008奥运会羽毛球馆的设计、施工及今后相同结构设计具有参考意义。     

温度变化下弦支穹顶结构整体稳定性分析

以2008奥运羽毛球馆实际工程为背景,从温度分布的基本概念出发,考虑了温度改变引起的预应力索力变化情况,通过ANSYS有限元分析中的结构屈曲分析,进行弦支穹顶结构在温度改变下的整体稳定性研究分析。结果显示：弦支穹顶结构的稳定性受常温变化的影响较小;随着温度升高,稳定系数不断增大。这一结论表明：弦支穹顶结构张拉施工适合在夏季完成,对实际工程有一定的参考价值。     

施工偏差随机分布对弦支穹顶结构整体稳定性影响的研究

基于概率理论,提出了适合于具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构整体稳定性分析的施工偏差概率法,根据施工现场的误差分布特点,引入初始几何缺陷的随机分布形式,通过计算随机有限元模型,得到稳定系数样本值,并经过统计分析最终获得了具有一定可靠性的非线性整体稳定系数。以跨度93m、矢跨比1/12的优化后的弦支穹顶结构为算例,进行了考虑初始几何缺陷的非线性稳定性分析,与传统的特征值屈曲模态法和无初始几何缺陷的结果进行了对比分析,分析表明施工偏差概率法能够充分展现初始几何缺陷对弦支穹顶结构稳定性的影响,其计算稳定承载力比传统的特征值屈曲模态法低30%左右。通过对比分析,对初始几何缺陷最大值采用1.645倍的施工偏差控制限值,初始几何缺陷形状和大小更加合理,稳定分析结果偏于安全。施工偏差概率法在2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到了良好的应用,验证了该方法的适用性。     

2008奥运会羽毛球馆索撑节点预应力损失分析研究

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式施加预应力,环索与撑杆相连的索撑节点的设计、构造与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。本文分析了索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。利用ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析,并通过实际施工监测数据反算了预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比,并分析了预应力损失值偏大的原因。对张拉环索的弦支穹顶索撑节点提出如下建议:索撑铸钢节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;索撑节点构造应进行改进,减小环索张拉时的预应力损失;在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下,建议索撑节点预应力损失设计取值为5%~6%左右。     

2008奥运羽毛球馆张弦网壳结构整体稳定分析中初始缺陷的影响研究

工程结构的整体稳定性反映了结构的抗倒塌能力,是工程结构设计要考虑的关键问题,初始缺陷对不同类型结构的整体稳定性会产生不同的影响.目前在网壳结构设计中,初始缺陷是按照第一阶屈曲模态的L/300(L为结构跨度),对结构施加初始变形.本文以2008年奥运会羽毛球比赛馆的张弦网壳结构为工程背景,以两个不同形式的张弦网壳为算例,分析了初始缺陷对张弦网壳结构整体稳定性能的影响,对网壳结构设计中施加初始缺陷提出了新的看法,为实际工程的设计计算提供了借鉴和参考.     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构模型静力试验研究

制作了2008奥运会羽毛球馆1∶10缩尺模型,采用ANSYS数值模拟加载和模型试验加载两种方法,研究了模型在成型前单层网壳态自重作用下、施工张拉过程中、成型后设计荷载作用下和三倍荷载作用下,并直至加载破坏等各阶段的力学性能。将ANSYS数值模拟加载和模型试验加载结果进行了对比分析,获得了模型的构件内力、节点位移、支座水平位移的变化规律,得到了代表整体稳定性能的极限承载力的理论值和试验数据。研究了活荷载不对称分布对结构整体稳定性的影响,得到了模型整体失稳的破坏形态。研究表明,结构在低荷载下,理论值与试验值吻合较好,但在超载状态下两者偏差显著增大。主要因为在高应力状态下,弦支穹顶结构初始缺陷对结构性能影响开始显著,而数值模拟很难囊括各类初始缺陷的影响,导致试验所得整体稳定性低于数值模拟结果。另外,弦支穹顶整体稳定性对活荷载的不对称分布敏感,ANSYS得到的具有初始几何缺陷非线性稳定系数比实际结构高40%,设计和施工中应充分考虑,最终