大跨度空间及其钢结构工程实现问题探讨

大跨度空间结构是土木工程领域的重要发展方向.通过对大跨度空间结构及其发展、钢结构的特点及其在实现大跨度空间结构工程设计与建造中的有效途径等分析,认识到大跨度空间结构的设计与建造是一个国家建筑科技水平的重要标志;钢结构在实现大跨度空间工程中具有在"高.大、轻"等独特优势,是实现大跨度空间结构建设的重要途径;可通过空间网格(网架、网壳)、张力(悬索、膜.索-膜)和混合等钢结构形式具体实现不同要求和目标的大跨度空间结构设计与建造.     

大节段复杂异型曲拱铝合金单层网壳结构施工控制技术

上海辰山植物园东北块展览温室工程是由三个异型空间曲面组成的温室建筑,整体为三向网格划分的铝合金空间大节段复杂曲拱网壳结构,其结构设计、支座形式及结构连接都有别于通常意义上的铝合金格构结构,对空间定位、杆件安装、节点安装等施工的要求较高,本文着重介绍了该工程施工中的质量控制技术,可为类似工程的施工控制提供借鉴和参考。     

浅谈钢结构的稳定性设计

目前,钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足,对结构及构件的稳定性能不够清楚,对如何保证结构稳定缺少明确概念,造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现,如空间网架,网壳结构等,设计者对其如何设计还没有完全的了解。本文针对这些问题提出了在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念,以及对新型钢结构稳定性研究应该了解的一些问题并且应该懂得如何解决这些问题。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。     

钢结构遮光棚的结构计算

本文进行了钢结构遮光棚的静力验算。在高速公路隧道群或小间距隧道洞门之间,为了减小光线给行车带来的视线差,保证行车安全,往往需要设置遮光棚。一般隧道洞门之间设置桥梁跨越沟壑。因此,需要在桥梁结构上设置遮光棚。一般将桥梁墩台帽梁伸长作为棚洞结构的基座,采用钢结构棚洞。钢结构棚洞验算中需要考虑各种荷载,比如自重、风荷载、雪荷载、温度荷载等,对其进行最不利荷载组合下的承载能力验算和使用荷载下的应力及挠度验算,并对其它构件连接进行了验算,为同类结构设计及验算提供参考。     

钢结构厂房设计中应注意的几个问题

如今钢结构厂房的采用越来越普遍,哈尔滨地区建设钢结构厂房更要考虑能耗的问题。本文从结构设计、保温隔热设计、屋面设计等几方面对钢结构厂房设计的核心问题进行探讨,总结了轻型钢结构厂房的设计要点,提出一些在设计中应注意的问题和建议,指出厂房结构方案的选择主要从工艺流程、建筑节能设计、技术经济分析等方面综合考虑确定。     

钢结构发展与应用中的问题

文中分析了钢结构的特点 ,总结了钢结构在高层结构、大跨结构、住宅结构、轻钢结构和钢管混凝土结构中的发展与应用。提出了认识、材料、人才、规范和设计程序是限制钢结构发展的主要问题 ,并对这些问题进行了分析     

Γ型抛物线拱式组合空间大跨结构的分析

提出一种新型屋架结构——Γ型柱抛物线三铰拱空间桁架组合大跨结构,导出了该结构有关的设计计算公式。通过实例计算,并与多种结构形式比较,该结构具有用钢量省、受力性能好、结构造型壮观、有气魄等优点。它是一种较好的钢结构与钢筋混凝土柱的组合空间大跨结构。     

装配整体式空间钢网格盒式结构高层节能住宅建筑的研究与应用

本文提出了一种新型钢结构住宅体系—装配整体式空间钢网格盒式结构,适用于多、高层钢结构住宅。盒式结构由钢—混凝土协同式组合空腹夹层楼盖及钢网格式承重墙组成,具有空间三维受力特性,比常规框架结构受力更合理;空腹楼盖具有跨度大、自重轻等优点,住宅室内无梁无柱,自由划分居室,使用方便、美观,节约层高;钢网格外墙采用现浇填充石膏墙体,墙体施工简单易维护,保温性能好且不易开裂,钢构件完全包裹在石膏墙体内,完全被密封,无需再做防火防锈处理。本文通过一拟建工程实例来说明盒式结构的优势,此类结构解决了多年制约我国钢结构住宅发展的问题,将结构性能、建筑功能以及节能环保有机结合起来,是一种适合市场推广的钢结构住宅体系。     

不等高跨综合试验厂房的设计与分析

轻钢结构具有自重轻、柱网布置灵活、跨度大、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高等诸多优点,在现代工业厂房建筑中得到广泛的应用.以某不等高跨综合试验厂房设计为例,结合整个设计过程,针对该厂房面积大、跨度大、层高高、局部高低跨的特点,介绍了轻钢结构厂房的结构设计分析与计算,以及注意事项、构造措施.     

先整体后局部的铝合金车库节点受力分析

铝合金结构是一种应用前景广泛的新型承重结构。为了解决某小区单个铝合金结构车库梁柱节点的连接问题,提出了全新的铝合金结构梁柱节点的连接形式,以充分发挥铝合金材料的优点。先采用ABAQUS建立梁单元模型对结构进行整体分析,基于《铝合金结构设计规范》对主要受力构件的梁和柱进行强度和整体稳定性的校核验算,通过自由振动行为分析结构的薄弱部分,再基于圣维南原理建立实体单元的节点有限元模型进行局部分析,验证先整体后局部分析方法的有效性,分析其应力分布情况且校核其强度,对结构的薄弱环节和节点的应力集中提出解决意见和改进措施。结果表明,所设计的节点连接形式符合规范要求并满足设计需要,为铝合金结构设计和分析提供了参考价值。     

铝合金屋面系统抗风连接受力性能分析

以某航站楼工程为背景,对目前常用的咬边连接式铝合金屋面结构系统进行了抗风承载力数值模拟分析。提出了两步分析法,有效地克服了面板与支托接触分析带来的困难和不便。通过对屋面结构系统各构件的抗风性能数值分析,得到了这种屋面连接系统的失效模式,并获得了该屋面结构系统的抗风极限承载能力以及抗风失效时各构件材料强度的利用效率。研究结果可为铝合金屋面设计提供参考和依据。     

新型铝合金防撞护栏安全性对比研究

为满足城市桥梁维修加固的美观与可持续发展需求,新型铝合金防撞护栏成为一种新颖形式,为保证其具备足够的安全性能,需对其安全性能进行综合评价。本文以某实际工程为背景,以原传统型钢护栏为基础,提出了采用不同立柱间距的两种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析、数值模拟相结合的方法对栏杆、立柱及基础螺栓在汽车碰撞荷载下的承载能力、使用性能进行了综合评价。研究结论表明：1m立柱间距的新型铝合金护栏可以替代传统的型钢结构护栏,具有安全性保障。可见本文研究成果可为铝合金安全护栏的推广应用提供技术支持。     

500 m口径主动球面望远镜反射面支撑结构分析

根据望远镜主动反射面的变形及运动要求,提出了反射面支撑结构体系设计方案,通过地承载能力及正常工作状态的详细设计计算,说明了该结构体系的受力、变形、构造及经济合理性,并分别给出了采用钢结构体系及铝合金结构体系的力学性能、变形特点耐久性及经济指标。     

铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉和抗剪承载性能分析

通过有限元分析了铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉抗剪性能,选取了4.6级钢螺栓和AW 6082铝合金螺栓进行了分析,并与我国钢结构设计方法进行了对比.通过分析有限元计算结果,给出了铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉和抗剪的设计方法.     

基于多材质复合管柱的裸眼井壁支撑工艺及应用

已完钻超深裸眼水平井侧钻技术是经济、高效开发油藏剩余油的主要手段之一，传统的磨铣钢套管开窗侧钻技术存在下入摩阻大、磨铣耗时长导致开窗失败等问题。为此，提出了基于多材质复合管柱的超深水平井裸眼井壁支撑工艺，结合中国西北油田已完钻超深裸眼水平井井况，首先，提出了基于“铝合金+碳钢”的多材质复合管柱组合及设计方法；其次，开展了基于管柱实物屈曲实验数据的管柱临界屈曲载荷计算模型适用性评价，并优选出了适合于“铝合金+碳钢”多材质复合管柱的屈曲临界载荷计算模型；最后，研究了综合考虑管柱扭矩、摩阻、刚性、井眼条件、管柱强度及材质的多材质复合管柱下入性分析方法，并利用下入性分析软件对西北油田顺北X1井、X2井、X3井、X4井复合管柱进行了下入可行性评价。该方法在X1井和X2井得到成功应用，进一步论证了该工艺现场应用的可行性。研究成果可为超深水平井裸眼井壁支撑的复合管柱设计和下入可行性评价提供理论参考。     

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.     

大悬挑屋盖结构的风振控制设计方法

分析了风振条件下大跨度屋盖结构中悬挑竖向位移的控制方法,指出传统的模态应变能法因忽略阻尼器的耗能刚度部分可能产生较大误差,并对此给出了修正方法。推导了附加消能支撑的竖向控制力、等效刚度和等效耗能因子公式。根据上述方法和公式,对一大悬挑屋盖结构进行了风振控制设计。经实例应用说明,笔者提出的风振控制设计方法方便实用。     

北京2008奥运会老山自行车赛馆网壳结构分析与设计

北京2008奥运会老山自行车赛馆屋盖采用支承于倾斜人字形钢柱柱顶的双层球面网壳结构．由于结构跨度大,安全性要求高,除对其进行静力荷载效应、温度作用等常规分析与设计外,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行了网壳结构的多遇地震响应分析,通过计算振型参与质量确定振型振动的主导方向及反应谱分析中参与组合的合理振型数．考虑到网壳厚跨比及矢跨比均较小,设计中对结构的非线性稳定性进行了研究;同时,对节点刚度对结构性能的影响进行了补充分析．结果表明,老山自行车赛馆球面网壳结构安全可靠,具有良好的整体稳定性和抗震性能．     

索-钢/铝合金组合结构初始态确定及静力分析

索-钢/铝合金组合结构作为一种新颖的结构形式, 是由拉索和压杆(钢管/铝合金圆管)组成的自应力状态下的稳定自平衡体系, 体系中受拉连续, 受压不连续. 在给定结构几何外形和拓扑关系的基础上, 采用动力松弛法确定该体系的自应力初始态; 在自重及外部荷载作用下, 采用牛顿-拉弗森方法分析确定结构的静力性能. 为揭示此类结构的受力机理, 该体系中的压杆分别采用钢管和铝合金圆管, 对比分析两类组合结构在受力性能方面的异同. 数值算例表明了本方法的实用性和优越性, 为索-钢/铝合金组合结构在实际工程中的推广应用奠定了基础.     

铝合金型材的冲击压溃载荷特性研究

为了确定Riera公式中的压溃载荷,基于材料实验机和霍普金森压杆实验系统,对铝合金型材在轴向准静态和不同速度冲击加载作用下的静、动态压溃行为进行了研究,得到了多种尺寸和形状规格型材在静、动态压溃过程的载荷时间曲线,以及峰值压溃载荷和平均压溃载荷随冲击速度的变化规律.分析结果表明,Riera公式中的压溃载荷采用平均压溃力是较好的选择,铝合金型的动、静态压溃力的差异来自结构的横向惯性效应.通过量纲分析,在进一步整理实验数据的基础上得到了适用于准静态和冲击加载作用的铝合金型材统一的平均压溃力经验公式.