斜放网格棱柱面密肋折板网壳的动力特性分析

为了解斜放网格混凝土拟柱面密肋折板网壳动力特性,采用有限元法计算39个算例,对比了周边支承和拱脚支承屋盖的自振频率与振型,通过有限元参数化分析考虑结构的矢跨比、支座约束、斜向密肋梁刚度、脊线梁刚度、主拱梁刚度、边梁刚度、屋面板厚度对结构自振频率影响。分析表明:与下部结构协同工作时,周边支承对屋盖整体刚度提升较大;矢跨比对屋盖振动基频的影响较小,较大矢跨比会减弱端隔面外刚度,建议矢跨比取1/6$1/4;支座约束对屋盖整体刚度的提升很大;提高斜向肋刚度有利于提高屋盖整体刚度,建议斜向肋截面高度取屋盖跨度的1/60$1/45;脊线梁截面刚度在屋盖的整体刚度中贡献较小,建议脊线的截面高度按构造确定;主拱刚度对屋盖整体刚度贡献较大,建议主拱截面高度取屋盖跨度的1/51$1/40;边梁刚度在整体结构中贡献不大,可取边梁跨度的1/20$1/15为边梁的截面高度;屋面板作为结构刚度储备在满足使用标准的情况下不应取值过大。     

斜放网格棱柱面密肋折板网壳的静力特性分析

为了解斜放网格混凝土棱柱面密肋折板网壳静力特性,采用有限元法计算了32个算例,通过有限元参数化分析考虑了结构的矢跨比、斜向密肋梁刚度、脊线梁刚度、主拱梁刚度、边梁刚度、屋面板厚度对结构静力特性的影响。分析表明:屋盖具有较好的刚度和空间受力特性,且主拱和斜向密肋是屋盖中的主要受力构件;矢跨比对屋盖最大挠度的影响较大,并且随着矢跨比增大结构内力呈现下降趋势,建议矢跨比取1/6～1/4;提高斜向肋刚度有利于提高屋盖整体刚度,建议斜向肋截面高度取屋盖跨度的1/60～1/45;脊线梁的截面刚度对相连的斜向肋轴力影响较大,建议脊线的截面高度按屋盖跨度的1/65～1/34;主拱刚度对屋盖整体刚度贡献较大,建议主拱的截面高度取屋盖跨度的1/51～1/36;边梁刚度在整体结构中的贡献不大,可取边梁跨度的1/20～1/15为边梁的截面高度;屋面板厚在满足使用情况下不应取值过大。     

巨型网格开合屋盖静力与稳定性能研究

依据开合方式的选择原则并结合巨型网格结构的特点,提出了水平开合方式的巨型网格开合屋盖,并对结构组成、布置及开合机构系统设置等进行详细研究;分别采用整体协同和单独分析法对开合屋盖轨道的变形规律进行分析,结果表明不同分析方法的轨道变形规律基本一致.另外对开合屋盖进行了详细的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,发现该结构的临界荷载是设计荷载的15倍以上,表明巨型网格开合屋盖的具有很好的稳定性能力.     

混凝土人字形密肋网壳与下部结构共同工作动力特性分析

对混凝土人字形密肋折板网壳与下部结构共同工作的动力特性,采用有限元方法计算24个算例,对比点支承网壳和屋盖与下部结构共同工作的自振频率与振型,有限元参数分析考虑屋盖矢跨比、肋刚度、脊线刚度和顶层抗侧刚度的影响。计算结果表明:屋盖点支承和与下部结构共同工作的自振频率分布均较为密集,点支承屋盖的振型主要为竖向振动,共同工作时,第1、2阶振型为平动振型,第3阶为扭动振型,高阶平动振型中伴随屋盖的竖向振动,屋盖不宜简化为理想点支承作抗震设计;屋盖矢跨比对整体结构前三阶频率的影响较小;提高顶层抗侧刚度有利于增大结构整体刚度;增大屋盖肋刚度时,结构整体刚度仍主要受下部结构刚度控制,屋盖肋截面在满足承载力需求前提下可按较小的高跨比确定;屋脊类似于屋盖拱向肋的系杆,不会影响结构整体刚度。     

某大跨度管桁架屋盖单独与整体分析对比

对于大跨度钢结构屋盖的设计,往往把上部钢结构屋盖和下部混凝土结构分别分析,屋盖采用弹性支座模拟下部结构的刚度。该文以聊城温泉馆为例,对该结构的整体模型以及单独模型进行了静力、温度以及地震作用下的响应进行了对比,证实了屋盖在静载工况作用下,单独屋盖模型结构的内力、位移与整体模型的计算结果基本一致,但在地震作用下计算结果则存在一定差异。该文总结了单独屋盖以及整体屋盖计算的差异,为此类工程的设计提供了参考。     

混凝土棱柱面网壳动力特性的参数化分析

混凝土棱柱面网壳通过将柱面切割为汇交平面成形,每个平面采用密肋平板,是一种新型混凝土空间网格结构。基于有限元基本理论及端隔影响讨论这种结构的自振特性,并在此基础上考虑矢跨比和脊线、主拱、密肋梁、边梁的刚度及屋面板厚度等因素对结构基频的影响。结果表明:结构动力特性介于拱网壳和筒网壳之间,端隔可以明显提高结构的竖向刚度进而提高结构抗震能力;矢跨比高于1/6后,结构刚度随矢跨比增加而降低,建议结构矢跨比不高于1/5;脊线作为振动节线,几乎对结构刚度没有影响;主拱作为密肋板的弹性支承,结构基频随主拱刚度的增加而增加,主拱截面高度可按屋盖跨度的1/50~1/40确定;增加肋的刚度有利于提高结构的整体刚度,肋的截面高度可取跨度的1/100~1/80;边梁截面高度的改变几乎不影响结构的整体刚度;增加屋面板厚度可提高屋盖整体刚度,但不建议采用过厚的屋面板。     

三向网格混凝土锥面密肋网壳的静力性能分析

混凝土锥面密肋网壳是由三角形密肋平板空间交汇形成的大跨度伞状结构。为了解三向网格锥面密肋网壳在竖向荷载作用下的变形和内力分布规律,采用有限元数值模拟方法,并考虑矢跨比及边梁、脊线、密肋梁和屋面板等构件刚度影响进行静力计算。结果表明:结构变形主要集中在三角形密肋平板的重心附近,脊线是屋盖的主传力结构;边梁对密肋平板的约束作用有限,加大边梁刚度不会根本改变传力途径,边梁截面高度可按较小的高跨比确定;过大的矢跨比会加大密肋平板沿结构跨度方向的实际边长,矢跨比不宜大于1/4;脊线成拱后刚度较大,提高脊线刚度对改善结构受力性质意义不大;密肋梁刚度加大将影响自身内力,截面高度可采用结构的1/100～1/75;屋面板对结构内力改善有限,不建议采用过厚的屋面板。     

混凝土折板式拟扁网壳的自振特性参数分析

混凝土折板式拟扁网壳由密肋平板汇交组成,本文在四点支承条件下对其应用空间梁单元和板壳单元建立有限元模型,采用子空间迭代法求解结构振型及对应自振频率,在自振特性分析基础上,讨论了矢跨比、网格划分频数、脊线刚度、密肋梁刚度及边梁刚度等因素对结构自振频率的影响。算例分析表明:结构频谱分布具有密集性及跳跃性特点,低阶振型以脊线为振动节线,边缘桁架的面外刚度对振型影响较大;矢跨比的改变对基频的影响较小,过大的矢跨比将削弱边缘桁架的面外刚度,建议结构矢跨比不低于1/6;网格划分频数对基频的影响不显著,结构的密肋板可按普通平板楼盖划分网格;结构基频随脊线刚度的增加近似呈线性增加,建议脊线截面高度取屋盖跨度的1/50~1/30;提高密肋梁刚度有利于增加屋盖整体刚度,建议密肋梁截面高度取屋盖跨度的1/60~1/35;边梁截面高度可按脊线截面高度确定,但应注意边缘桁架面外刚度对结构动力特性的影响。     

江南大学体育馆网壳结构静动力特性分析

大跨度钢屋盖结构在大型公共建筑中应用较普遍,且该结构对变形的要求较为严格.为分析江南大学体育馆网壳结构施工结束后的静力变形和动力特性,采用大型有限元程序建立了该屋盖网壳结构的三维有限元模型,分别对网壳结构在自重和预应力张拉弦的张拉荷载作用、温度变温作用下的静力变形进行分析.结果表明:采用橡胶垫板支座的网壳结构杆件受力分布均匀,弦杆内力均位于屈服极限之内;张拉弦施工对屋顶变形的影响较大,而变温作用对屋盖变形影响不大.另外,分别对该屋盖结构在橡胶垫板支座和固定支座约束下的结构动力学特性分析表明,结构的前三阶模态为水平和转动刚体模态,这种模态减小了结构因振动而产生的杆件变形,对结构受力有利.     

某游泳跳水馆钢屋盖结构设计与分析

某游泳跳水馆钢屋盖分为中央屋盖、头部屋盖、尾部屋盖和侧部墙面,本文介绍了该游泳跳水馆各分区的结构体系,并对中央屋盖张弦梁撑杆的数量、拉索的数量、头部屋盖放射型斜梁的布置等进行了探讨,确定了结构合理的改进布置形式.采用有限元软件对六边形蜂窝网格结构的稳定性、整体结构的极限承载力进行了分析,结果表明均能满足要求.利用有限元软件建立了节点实体模型进行分析,验证了节点的安全可靠.     

拉索失效对多重四边环索-张弦穹顶的影响

多重四边环索-张弦穹顶结构作为一种新型的索支穹顶结构,拉索失效会对屋盖结构受力产生较大影响.以全国首座三重四边环索-张弦穹顶屋盖(福州海峡奥林匹克中心体育馆屋盖)为研究背景,研究了拉索失效对于此类新型索支穹顶结构的竖向刚度、构件内力及极限承载能力的影响规律,并评估单根拉索失效后屋盖结构的安全性.分析结果表明:拉索失效均会引起屋盖显著下挠,各种工况中外环索失效会引起最大的屋盖下挠,但是,不同拉索失效后屋盖竖向变形分布规律相差较大;外环索和张弦索的失效会引起相邻拉索索力不同程度的增大;外环索与张弦索的相互影响大于各环索之间的相互影响;不同位置的拉索失效均会引起屋盖极限承载能力下降,外环索失效引起结构极限承载力下降最显著;"仅单侧张弦索失效"会引起较"两侧张弦索均失效"更不利的屋盖挠度和极限承载力.总之,外环索失效为最不利拉索失效工况,会引起屋盖最大挠度增大134%,张弦索索力增加11.7%,极限承载力减小35%.但是,剩余整体屋盖结构仍具有一定的安全性.     

琼海市体育场钢结构屋盖健康监测方案

琼海市体育场钢结构屋盖呈椭圆形平面，长轴为260 m，短轴为218 m，其主体结构为罩棚结构-空间结构体系.为了确保该体育场在全寿命服役期内安全，提出了琼海市体育场屋盖结构的健康监测方案.首先，使用Midas Gen有限元软件对体育场钢结构屋盖典型构件进行了力学分析，得到特定工况下结构的应力分布和位移情况.在力学分析的基础上，从荷载与环境、结构整体及局部响应方面出发，选定了应变、位移、加速度、风向风速等监测项目并进行传感器选型和监测点位的布设.通过该方案，可对体育场钢结构屋盖进行安全预警，及时了解屋盖结构的状况，为体育场正常运营提供可靠保障.     

单层厂房整体空间作用的研究(大型屋面板屋盖体系)

厂房建成以后是由排架、屋盖系统、山墙等组成一个空间结构。过去在设计中按平面排架进行内力分析与实际是不符合的。排架在吊车水平荷载和偏心轮压力作用下是和整体厂房共同起作用的,排架将荷载分别传至基础与屋盖,而尽盖又将荷载沿纵向传给其它排架和山墙,这就形成了整体空间作用。 在考虑空间作用的内力分析时可分解为两步,然后叠加。当柱上作用有力p时,首先在柱顶加上一支杆,使排架顶部为不动铰支座,支座反力为βp(图1a),不动铰支座使排架只产生局部变形,不产生整体变形,βp只与柱有关,与屋盖体系无关;其次使排架产生整体变形,即将反力…     

某健身中心钢屋盖结构的设计与分析

某健身中心钢屋盖分为体育馆头部屋盖、尾部屋盖和立面立墙.本文介绍了该健身中心体育馆结构的结构体系,并对撑杆数量、张弦梁根部的构造进行了探讨,确定了结构的合理布置形式,阐述了伸缩缝的处理和施工模拟的过程,采用有限元软件对结构整体的弹塑性极限承载能力及塑性发展机制进行了分析,结果均满足要求.     

开合屋盖结构的发展与设计特点

文章介绍了开合屋盖结构的概念、发展历程及现状,表明开合屋盖结构将是未来大型体育建筑发展的一个重要趋势;与常规屋盖结构设计比较而言,现代开合屋盖结构设计具有自身很多特性,该文在研究现有文献资料的基础上对现代开合屋盖结构设计特点进行了简要的阐述.     

多重四边环索-张弦穹顶屋盖索力张拉方案比选

以首个多重四边环索-张弦穹顶屋盖工程——福州海峡奥林匹克体育中心体育馆为工程背景,对不同索力张拉方案进行比较研究.建立三维有限元分析模型,采用降温法模拟索力张拉施工过程,对比分析不同索力张拉方案下屋盖结构的响应变化规律.分析结果表明,在张拉过程中,多重四边环索-张弦穹顶屋盖的内力和变形受索力张拉顺序影响较大,但是,最终受力及变形状态相差不大.针对张拉过程而言,方案1屋盖竖向变形、网格梁内力均比方案2更加合理.因此,考虑施工中屋盖结构的合理性,建议采用"外环索-中环斜索-内环斜索-张弦索"的索力张拉顺序.     

2008奥运乒乓馆预应力钢屋盖非线性分析与研究

作为杂交张拉结构的一个实例，介绍了奥运会乒乓球馆——北京大学体育馆，大跨度预应力桁架壳体的结构非线性分析的基本理论与分析方法．包括单元选取、初始态预应力度的确定、非线性屈曲分析及整个屋盖的弹塑性极限承载力分析．其中屋盖的极限承载力分析采用弹塑性非线性有限元进行分析，并同时考虑几何非线性和滑动支座滑动引起支承条件的非线性变化．有限元分析结果表明，屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度．该分析方法和结论可供类似结构的分析、设计参考．     

四川大英体育馆钢结构设计与分析

四川大英体育馆屋盖立面为空间双曲面,采用倒放三角形悬挑桁架与索支穹顶相结合的结构体系.侧部墙面为几何折板形态,结合建筑立面与结构受力特点,采用底部收尖的V型钢桁架柱.介绍了大英体育馆的工程概况及结构体系布置,给出结构静力、动力及稳定性分析结果,并对关键节点进行验算,分析结构表明屋盖结构体系静力、动力特性及整体稳定性良好,关键节点安全度高.     

大跨屋盖结构位移风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖结构为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行了分析,研究了不同情况下结构的位移风振系数及其变化规律,并与荷载风振系数进行了比较.结果表明:与荷载风振系数不同,大跨屋盖结构位移风振系数对位置以及阻尼比的变化不敏感,且结构整体的几何非线性对结构的荷载风振系数和位移风振系数影响相对均较小.在计算风振系数时,可以荷载风振系数为主,位移风振系数作为前者的补充.     

上海西火车站站房结构设计

上海西站为沪宁城际线的中途站房,位于上海西普陀区,结构屋面17．5m,结构体系为框架结构和钢网架屋盖结构。针对该工程建筑空间空旷、屋盖跨度大、幕墙体系与结构结合紧密的特点,采用空间分析程序sap2000对站房结构进行了整体建模分析设计,’论证了对这类结构必须采用空间分析程序而不能按一般的层模型软件分析设计。