2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构施工监控

2008奥运会羽毛球馆屋盖新型弦支穹顶结构跨度93m.钢材用量60 kg/m².利用振弦应变计和全站仪对屋盖弦支穹顶结构的张拉施工进行了索力、网壳构件内力、网壳节点位移的全过程施工监控,并与ANSYS有限元分析的施工模拟值进行了对比.施工监控数据表明索力、构件内力、结构位移与仿真分析偏差在合理的范围之内,以索力为主控参数,节点竖向位移为第2控制参数,并综合考虑构件内力,认为结构施工张拉已经达到设计要求.     

火灾下预应力损失对新型弦支穹顶结构稳定性影响分析

为了研究奥运会羽毛球馆在火灾情况下的性能,作者基于大空间空气升温理论对温度场进行了模拟,通过预应力损失反映温度变化对索力大小的影响,并对弦支穹顶结构进行了双重非线性影响的稳定承载力分析研究.计算结果表明,结构在90min火灾后除最外圈环索以外,其余环索的预应力损失比较明显,整体稳定承载力下降约1/5,但仍具有一定的安全储备;材料高温蠕变性对结构稳定承载力的影响很小,在结构抗火分析时可以忽略.     

预应力索-桁架结构拓扑优化设计

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最优解至少使得1个构件截面尺寸为零,并通过删除零力杆实现结构的拓扑优化设计.算例结果与相应体系理论相吻合,表明本文所提出的方法有效,可为预应力索-桁架结构提供合理的布局.     

单角钢构件稳定承载力设计方法与研究综述

中国《钢结构设计规范》对单角钢截面构件的设计规定相对简化甚至空白。为了解决这个问题,通过对比分析美国钢结构规范ANSI/AISC360—2010、英国钢结构规范BS5950—1：2000和欧洲钢结构规范Eurocode 3对单角钢构件受压(包括轴心受压和单面连接单角钢受压)、受弯的设计规定发现：美国规范中当分肢的宽厚比b/t≤20时只考虑弯曲屈曲的规定不甚合理;英国规范对单角钢梁的规定偏于保守。最后,提出3条建议：深入开展单角钢用作受弯构件时的承载力研究;将单角钢分肢、工字钢与槽钢截面的自由外伸翼缘三者作为“非加劲板”对待时宜考虑板件间约束的强弱;将局部稳定和整体稳定两方面验算统一为考虑了局部屈曲影响的构件整体承载力验算。     

奥运羽毛球馆张弦穹顶基于整体稳定的优化设计

以2008年奥运会羽毛球比赛馆张弦穹顶结构为例,对张弦穹顶和单层网壳进行了内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了张弦穹顶结构的优越性。对联方型、肋环型、肋环斜杆型张弦穹顶的分析比较表明,联方型网格经济合理,更适用于张弦穹顶结构。分析了网格密度、矢跨比、撑杆长度、初始缺陷、钢索预应力等设计参数的影响,得到了具有工程实用意义的结论。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力度的确定方法。     

基于小波分析的结构损伤信号奇异性检测

结构发生损伤时,其动力特性会发生突然变化,因此会产生奇异信号。Lipschitz指数是表征信号局部奇异性特征的一种度量,可以用来识别结构损伤的发生。小波变换是一种时频域分析方法,具有多分辨率分析的特点,是奇异性信号分析的合适工具。在突变时刻小波系数出现模极大值,通过小波系数模极大值求得的Lipschitz指数可以作为衡量突变程度的指标,由此可以准确识别结构发生损伤的时刻。通过对一空间结构损伤前后加速度信号的奇异性进行分析,验证本文的相关理论。     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

2008奥运会羽毛球馆预应力损失对结构体系影响分析

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式进行预应力施工。由于加工制作安装技术难度大,环索与撑杆相连的下节点之间的实际预应力损失比设计取值偏大,引起环索各段索力不均。本文通过在环索节点和撑杆下节点间耦合自由度并增加变刚度弹簧单元来模拟预应力张拉时环索带摩擦滑移,利用此方法可以在有限元模型中模拟施工监测得到的各段环索预应力损失;在此基础上进一步分析了预应力损失对弦支穹顶结构的内力、变形以及整体稳定的影响。研究表明:预应力损失造成径向拉杆内力发生大幅度变化;造成钢网壳内力分布不均匀;对结构的整体变形影响不大,只是使同圈的结构变形不均匀;使结构的整体稳定性能下降20%左右。     

2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构全寿命健康监控研究

对羽毛球馆屋盖结构全寿命健康监测系统进行了设计,利用振弦应变计对索力、构件内力进行了实时监测,利用全站仪对结构关键点的位移及其沉降进行了定期监测,形成了一套完整的实时动态全寿命健康监测系统。对施工阶段进行了包括索力、网壳构件内力、网壳节点位移的全过程监控,监测数据表明索力、构件内力、结构位移与仿真分析的偏差都在一个较合理的范围之内,以索力为主控参数,节点竖向位移为第二控制参数,并综合考虑构件内力,认为其施工张拉已经达到设计要求。自索张拉施工完成至结构竣工的健康监测数据显示,索力、构件内力都增大不多,说明结构刚度比设计值大,荷载小于设计荷载,证明结构是安全的,同时也验证了系统的有效性。     

氯离子环境下钢筋最大腐蚀深度与平均腐蚀深度比值的概率分布研究

基于实际腐蚀试验检测数据,通过对数据的统计分析,确定了最大腐蚀深度与平均腐蚀深度比值的概率分布形式。采用K-S检验分析方法,得出了最大腐蚀深度与平均腐蚀深度比值的分布类型。采用钢筋最大腐蚀深度与平均腐蚀深度的比值作为腐蚀深度分析的指标,研究了其比值的概率分布规律,提出了氯离子环境下钢筋腐蚀深度分析的一种新方法,将为钢筋混凝土结构考虑钢筋锈蚀的耐久性评估及耐久可靠性研究提供基础和科学的依据。