宁波国际会议展览中心大跨度钢结构设计

宁波国际会议展览中心主展厅大跨度屋盖支承条件复杂，风荷载效应显著。通过风洞试验确定屋盖的风压分布情况，在网壳结构的部分钢管中填充混凝土以平衡部分风吸力。采用抗震球形钢支座克服支座相对位移对屋盖结构产生的影响。小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系，在展厅巾部设置了四肢钢管组合柱，从而有效地减小了屋盖的跨度与高度。为了适应大跨度屋面温度变形的要求，采用了滑板式聚四氟乙烯橡胶支座。     

宁波国际会展中心屋盖管桁架结构设计

宁波国际会展中心的小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系 ,钢管之间直接相贯焊接。在展厅中部设置了四肢钢管组合柱 ,从而有效地减小了屋盖的跨度与高度 ,使屋盖的用钢量大大减小。为了适应大跨度屋面温度变形的要求 ,采用了滑板式聚四氟乙烯橡胶支座     

首都博物馆新馆大跨度结构设计中的创新技术

首都博物馆新馆上部大跨度钢结构受力复杂。利用风洞模拟大气边界层气流,对屋盖上、下表面和建筑外墙在各种风向角下的风压分布情况、风环境等进行了测试。在屋盖挑檐的端部设置百叶,有效地减小了长悬臂结构的风荷载效应。从多自由度体系在脉动风荷载作用下的运动方程出发,根据随机振动理论推导出了用于大跨度结构计算的风振系数公式,并考虑了场地类别、结构阻尼比对脉动增大系数ξ的影响。在国内首次采用热完成工艺成型方管作为主桁架的弦杆与腹杆,桁架的腹杆与弦杆直接相贯焊接,为了使设计经济合理,采用了多种方式提高节点的承载力。针对传统柱间预应力支撑体系存在的张拉过程复杂、柱顶偏移不易控制、在柱间桁架下弦杆引起附加轴力等问题,提出在中柱两侧布置人字形拉杆的支撑形式,大大简化了预应力张拉过程,有效避免了柱顶的偏移,减小了柱间桁架下弦的附加轴力。     

雄安站站台雨棚结构行波效应影响研究

雄安站站房主体结构平面布置呈矩形,南北方向总长度为606m,东西方向总长度为307.5m,采用混凝土框架结构。为了避免温度效应引起内力过大、混凝土容易开裂等问题,结合建筑功能,将主体结构划分为15个单元。为了满足建筑造型和防水构造等方面的需求,尽量减少大跨度屋盖结构分缝,站台雨棚采用下部多个混凝土结构单元+上部钢屋盖的结构形式,受力情况复杂。分别选取2组天然波和1组人工波,采用两种视波速对结构进行三向地震激励时程分析,并通过多点一致比γ的相关指标对结果进行分析。计算结果表明,对于上部钢结构质量与刚度远小于下部多个混凝土单元的结构形式,下部混凝土结构受到行波效应的影响较小,雨棚边、角部位的钢柱受行波效应的影响较大,雨棚大跨度钢梁受行波效应的影响最大。     

国家体育场大跨度钢结构修改初步设计

在国家体育场修改初步设计中首次采用CATIA软件,解决复杂建筑的空间建模问题;中厚钢板采用Q345GJ钢材,有效降低了用钢量;在进行大跨度结构计算与优化时,分别考虑了常遇地震、中震与罕遇地震作用;提出太阳辐射引起结构温升的计算方法,合理确定安装合拢温度;运用单元逐次激活的技术,进行施工过程分析;根据管桁架和次结构杆件的特点,合理确定压杆的计算长度系数;研究了在次结构薄壁箱形构件内部设置纵向加劲肋对改善板件局部稳定性及延性的影响;提出主桁架单K节点、双K节点、桁架柱带有内部加劲肋节点及铸钢转换节点构造;通过动力特性分析,确认了立面大楼梯在人群挤塞荷载下的舒适性.     

国家体育场大跨度钢结构设计与研究

在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进     

国家体育场钢结构施工过程模拟分析

简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。     

国家体育场钢结构支撑卸载分析

根据国家体育场主体钢结构安装方法———分段吊装高空组拼方法(简称散装法),以及支撑卸载点多、分布范围广等实际情况,从钢结构支撑卸载过程的支撑反力分析入手,运用有限元软件ANSYS详细对比计算分析了大跨度马鞍形空间钢结构屋面支撑的卸载顺序和卸载步骤,择优确定了分阶段整体分级同步卸载的原则和具体的卸载步骤。     

设防烈度对框架—核心筒结构受力性能和材料用量的影响

为了考察设防烈度对钢筋混凝土框筒结构受力性能、材料用量的影响,在充分调研了目前我国100 m以上已建或在建超高层建筑的基础上,选择150~300 m范围内钢筋混凝土框架-核心筒办公类超高层作为代表性研究对象,建立了12个不同烈度、不同高度下的计算模型,详细分析了其结构的周期比、剪重比、刚重比、地震作用和风荷载影响等结构受力性能以及结构的用钢量、混凝土用量随设防烈度的变化情况.研究结果表明,对于济南恒大国际金融中心工程,随着设防烈度的提高,结构自振周期减小,扭转周期滞后于平动周期,扭转效应减小,而结构剪重比明显增加;低烈度地区结构受重力二阶效应的影响较大,整体稳定性成主要安全控制因素;地震作用的影响随设防烈度的增加而增大;6度区建筑超过200 m后,用钢量明显增加,而8度区用钢量随建筑高度呈线性增长;6度和7度区单位面积混凝土用量接近,而8度区混凝土用量增幅约为19%左右,所以设防烈度对结构工程材料用量影响显著.      

国家体育场大跨度钢结构温度场分析与合拢温度研究

结合国家体育场工程,对温度差异引起桁架结构的内力效应、太阳辐射吸收系数ρ的影响因素以及降低太阳辐射温升的措施进行了分析。通过分析统计得到结构各区域箱形构件的太阳辐射照度,合理地确定了温度场计算采用的各种参数及室内外风速及相应的热传导计算边界条件。采用有限元法计算了箱形构件各表面的辐射温度与构件的平均辐射温升,从而确定了“鸟巢”结构各区域内构件的辐射温度。明确提出大跨度屋盖结构的合拢与合拢温度要求,并根据历史气象温度记录与变化趋势、太阳辐射温升、结构设计的合理性以及结构施工的实际进程,综合确定在大跨度钢结构设计时采用的合拢温度与最大正、负温差。