大跨度箱形压型钢板力学性能试验研究

大跨度空间钢结构中的屋盖结构用钢量成为影响整体结构造价的重要因素,如何优化屋盖结构系统成为大跨度钢结构设计的重要组成部分.广州某超大型大跨度空间钢结构屋盖结合建筑外观及建筑的使用功能要求.采用了大跨度箱形压型钢板屋盖结构,最大跨度达到15.2 m,突破了传统意义上的压型钢板屋盖结构.针对该新型箱形压型钢板进行了3根1:1足尺比例模型试件的载荷试验,试验表明该新型箱形压型钢板在竖向均布荷载作用下承载力及刚度均满足设计要求,主要的破坏形态为钢板的局部屈曲.在保证结构安全可靠的基础上满足了节省用钢量的要求,同时为施工单位优化施工工艺提供现场检验标准.     

钢结构屋盖风振计算的软件实现

钢结构屋盖的荷载风振系数和风压计算具有庞大的工作量.综合考虑水平风和竖向风的作用,应用频域法对屋盖结构风振特性进行了分析,编制了可以与结构有限元计算软件衔接的考虑多阶模态组合的风振风压计算软件.经实例分析验证,大大提高了设计的效率和精度,效果良好.     

某弦支穹顶屋盖地震响应的三维隔震控制

以潍坊鸢都体育馆屋盖为弦支穹顶结构的工程背景，分别采用研发的SRB和PCDSB作为屋盖的水平向和竖向隔震设备，以此设计了屋盖的S-P三维隔震层，利用子空间迭代法对隔震屋盖进行了动力特性分析，运用Newmark逐步积分法和四阶显式Runge-Kutta迭代法编制了求解隔震屋盖地震响应的非线性时程分析程序X，采用ABAQUS有限元软件验证了自编程序X的正确性，并利用程序X对Ⅷ度和Ⅸ度地震波作用下的未隔震和隔震屋盖的地震响应进行了对比分析.结果表明：隔震屋盖的前四阶振型表现为水平向和竖向振动相耦联的特点；相同烈度同条地震波作用下，隔震屋盖的地震响应较未隔震的有了明显降低；同条地震波作用下，Ⅸ度的隔震屋盖地震响应比Ⅷ度的要大；本文设计的隔震屋盖在低频脉冲型地震波作用下，仍能保持较低的地震响应.     

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.     

大跨度钢结构屋盖吊装施工工艺的力学分析与评价

用整体吊装法进行钢结构大型屋盖安装时,如果吊装工艺选得不合理,有些杆件中的应力会超过设计极限。该文通过空间杆系有限元计算分析,讨论了某大跨度钢结构拱架吊装过程中着吊点对拱架中杆件内力分布的影响,从力学的角度提出吊装施工工艺的合理建议。     

大跨度预应力钢结构屋盖体系设计

介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计，重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计，得到一些有意义的结论。     

考虑下部结构支承刚度的大跨度屋盖风致响应分析

在对广州国际体育演艺中心实施刚性测压模型风洞实验的基础上,对分别采用整体模型与简化整体模型对其上部大跨度空间屋盖钢结构的风致动力响应进行对比分析与研究。同时,在分析结构风致振动响应计算方法时,分别采用传统的多阶自由振动模态和基于荷载的Ritz向量模态进行对比分析,其中基于荷载的Ritz向量求解所需的初始荷载模式通过本征正交分解(POD)技术获得。研究结果表明:简化整体模型风致响应的计算结果比整体模型的风致动力响应稍大,其主要原因是在采用相同数目的参振模态时,简化整体模型所包含的对屋盖风致响应有直接贡献的模态比整体模型的模态多;所提出的基于屋盖表面风荷载的Ritz向量法求解仅使用少数参振模态,即可获得传统模态叠加法同样精度的风致振动响应,说明该方法是有效的。     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

大型复杂钢结构厂房的抗震性能的有限元分析

利用通用有限元程序ANSYS建立了某大型复杂钢结构厂房的三维空间有限元模型，完成了其整体结构的动力学特性分析，还根据现有7级地震记录对其施加了横向、纵向和斜向地震激励，分别做时间历程分析，并对计算结果做了相应的对比．最后结合结构抗震规范的相关条文，对该钢结构厂房的抗震性能进行了综合评定，结果表明其满足7级抗震要求．分析结果可为工程师们设计类似结构提供相应的依据．     

附着管线高层钢结构抗震性能分析

对台北市附着管线的某12层钢结构建筑物(其附着管线包括横管与立管两部分)进行了抗震性能分析.深入研究与分析了附着管线的抗震性能以及管线与主体结构两者在地震作用下的相互耦合作用.为了比较分析计算结果的可靠性,分别利用Ansys以及Sap2000两种有限元软件对该附着管线钢结构进行了地震响应的反应谱分析和时程分析,得到了钢结构附着立管以及横管在地震作用下的内力响应结果,同时针对横管几何形式的变化组合进行了优化选择,得出组合形式最佳的横管几何尺寸.分析结果为该类结构合理设计和布置附着立管与横管提供了参考依据.     

基于风洞试验的大跨航站楼屋盖风振响应分析

大跨屋盖结构对风荷载十分敏感,但尚无统一的规范计算方法。因此,对某机场航站楼进行了刚性模型测压风洞试验,得到大跨航站楼屋盖表面的平均、脉动风压系数。对其分布特性进行了研究,并讨论了周边建筑对结构表面风压分布的影响。对屋盖进行了风振响应时程分析,得到了脉动风荷载作用下此类大跨度屋盖在各个风向角的响应规律。结果表明,屋盖各区域的最不利风向角是各自的迎风角度;上游周边建筑对屋盖有遮挡效应,会减小屋盖表面的平均风压;屋盖开洞周边的风振响应较大;为该类结构抗风设计提供了参考。     

中小型火车站站房屋盖结构简化计算方法

中小型铁路车站站房候车大厅常采用上部为正放四角锥网架屋盖,下部为钢筋混凝土框架结构的结构体系.以沪昆高铁平坝南站站房为例,采用3D3S结构设计软件分别建立了站房整体模型与网架单独模型.通过在下部简化结构模型的各柱顶施加单位水平力,计算下部结构柱顶的水平刚度,引入这一刚度进行网架单独建模.对比分析了网架结构单独模型与整体模型的跨中挠度、支座反力和杆件轴力.研究表明,提出的单独网架模型与整体网架模型相比,网架结构受力性能非常接近,下部结构支座反力的偏差也在可接受范围内,验证了引入下部结构刚度的网架结构简化计算方法的合理性.     

拱形波纹钢屋盖结构的屈曲性能分析

拱形波纹钢屋盖结构由冷成型弧形槽型板组截面构件锁边咬合而成，其极限承载能力受多种因素的影响．并主要取决于其稳定承载性能．文中根据拱形波纹钢屋盖结构的成型特性和工作机理，在所建立的实体有限元计算模型中，采用能够反映结构特殊工作状态的边界约束条件．对结构在半跨和全跨竖向荷载作用下的屈曲模态以及其稳定承载能力等屈曲性能进行理论分析．理论计算结果表明．拱形波纹钢屋盖结构的屈曲性能不仅与结构几何尺寸有关，而且取决于截面的形状和荷载作用形式．计算结果与试验结果和按《拱型波纹钢屋盖结构技术规程(报批稿)》简化方法计算结果．分别进行比较分析．     

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.     

大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用

针对大跨屋盖的结构形式和滑移施工方法的特点,基于非线性有限元理论提出了空间结构滑移施工的数值计算方法,开发了大型复杂钢结构施工过程跟踪计算软件,可以考虑施工过程、施工荷载、边界约束、预张力等因素的影响,实现对结构施工全过程的跟踪模拟分析.通用有限元计算结果证明了该方法的准确性,国家体育馆钢结构屋盖滑移施工过程跟踪现场监测数据结果表明了该计算方法的可靠性与合理性,可为大跨空间结构施工提供参考依据.     

湖南工程学院体育馆网架屋盖的应用及受力分析

网架结构是各种空间结构中发展最快、应用最广的一种结构形式。以湖南工程学院体育馆网架屋盖为工程实例,采用桁架理论建立网架屋盖结构ANSYS有限元模型,结合该工程结构的实际受力状态、几何特性以及边界条件,对模型进行加载计算和受力分析。通过模拟各杆件的内力和变形,可以确保网架满足设计要求。采用ANSYS对工程实践中的网架结构进行有限元模拟分析是可行的。     

杭州黄龙体育中心网球馆可开启屋盖的风洞试验

杭州黄龙体育中心网球馆屋盖属于可开启结构,部分屋盖可沿平行轨道滑动,结合该主体结构的抗风设计要求制作1∶100的刚性模型,进行了结构表面平均风压和脉动风压分布的风洞试验.分析了在不同风向角时关闭和开启屋盖状况下的风压分布.为了便于结构设计,根据实际情况对屋面进行分区并给出相应的分区风压数据,并依据各风向角下的风压分布特征,得出整体结构的抗风设计依据值.     

复杂竖向混合结构的交界面楼层反应谱分析

为了了解中国航海博物馆工程这一包括钢结构和混凝土结构的复杂竖向混合结构的地震响应特点,利用ANSYS程序对该工程进行了抗震分析,分析中采用了谱分析法和时程分析法,并求出了该混合结构的交界面楼层反应谱.计算结果表明:结构变形满足规范限值,下部混凝土结构对地震动输入有放大作用,使得钢网架底部加速度输入远大于地震地面运动加速度,建议上部钢结构单独进行抗震设计时,采用多条地震波输入下的楼层反应谱的包络作为设计地震输入谱.     

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。