大跨度钢结构管桁架力学性能及变形控制研究

为解决大跨度钢结构因变形失稳、应力集中造成施工难度大及节点易破坏等技术难题,本文以双龙生态公园2号游客服务中心(国际山地旅游联盟总部)大跨度钢结构工程为例,采用有限元软件Midas Gen800对三角形管桁架结构的中间榀桁杆和腹杆所受轴力进行仿真计算,研究不同载荷下管桁架结构力学性能。为验证仿真结果的可靠性,采用振弦式应变计对管桁架杆件表面温度和振动频率进行测量,计算出杆件的应变和最大应力。仿真及试验结果表明,倒三角形管桁架管端部杆件所受内力与跨中所受内力差距较大,且施加载荷、固定约束和杆件表面温度对管桁架变形有较大影响,弦杆产生最大应力为-25.52 MPa,实验结果与中间榀桁杆数值模拟所受到的应力值相仿,验证了数值模拟结果的可靠性。最后,提出管桁架结构变截面设计、施工环境温度控制和多点支撑的施工方法,有效减少施工成本,提高施工质量。     

加载方式对装配整体式剪力墙结构竖向变形影响模拟分析

准确掌握高层装配整体式剪力墙结构的竖向变形规律对保障施工质量与结构安全具有重要意义。为获得较为精确的装配整体式剪力墙结构竖向变形规律,本文以太原市某高层装配整体式剪力墙结构为例,基于BIM三维模型及施工进度模拟,基于装配式结构施工特点提出了精确荷载加载方式,考虑一次性加载和精确荷载加载方式两种不同加载方式的影响,利用ETABS软件对装配整体式剪力墙结构不同荷载加载模型的施工全过程荷载及竖向变形进行模拟,将模拟结果进行比对分析。结果表明：加载方式对装配整体式剪力墙结构竖向变形计算结果影响较大;考虑装配式结构施工特点的精确荷载加载方式模拟所得竖向变形峰值约为一次性加载竖向变形峰值的61%;相比预制构件,现浇构件变形结果受加载方式影响更大,而预制和现浇构件竖向变形的相互作用将加剧加载方式对结构变形的影响;ETABS竖向变形模拟值可为结构标高预补偿施工方案的确定提供参考,有助于弥补结构施工后变形,优化施工效果。     

装配式钢框架不同施工模拟方法竖向变形研究

考虑施工阶段竖向变形对装配式构件节点安装的影响,运用MIDAS Gen软件,结合某30层装配式钢框架高层结构,采用一次性加载、伪施工模拟及分层加载施工模拟方法,分析钢框架结构在不同施工模拟方法下施工阶段的竖向变形规律.研究结果表明:一次性加载及伪施工模拟计算的各种类型钢柱最大竖向变形,均出现在建筑结构楼面顶层,与建筑实...     

大跨度悬挑钢结构施工模拟分析

某银行金融服务中心B区营业厅及会议中心主体结构为钢筋混凝土框架结构,南面为悬挑结构,最大悬挑长度为17 m ,采用大跨度空间钢桁架结构。该大跨度空间钢桁架结构质量大,在结构吊装过程中,结构受力状态经历突变,节点应力及变形状态复杂。为保证结构安全,文章运用Sap2000软件对该悬挑结构进行施工模拟分析,分析其内力及变形变化规律,为结构安装过程及其变形监测提供理论依据。     

深圳平安金融中心施工模拟研究

针对超高层建筑在传统模拟过程中未考虑施工过程和时变荷载效应的问题,本文以在建的中国第一高楼——深圳平安金融中心为工程背景,用Midas/Gen软件将结构分成了25个施工阶段进行了施工全过程模拟.研究了考虑收缩徐变作用下核心筒和巨柱的竖向累积变形规律及其变形差异.模拟结果表明,超高层建筑中混凝土收缩徐变引起的变形约占总变形的一半,其影响不能忽略;同时研究了结构的带状桁架、伸臂桁架、巨型斜撑和V型支撑等关键部位随施工阶段的应力变化规律.结果显示结构不同位置的杆件受力情况不同,桁架层的弦杆应力随施工阶段变化较小而腹杆应力随施工阶段变化较大,结构设计中可针对不同受力的构件设计不同截面.结构竣工后杆件所受应力均小于材料强度设计值.     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

大跨度拱形钢结构桁架设计探讨

随着工程施工的发展以及施工需求的不断增长,在工程建筑施工中,对于大跨度拱形钢结构形式的应用越来越多,进行大跨度拱形钢结构桁架设计分析,有利于提高大跨度拱形钢结构桁架的设计水平,提高工程结构施工建设质量水平。本文将以某大跨度拱形钢结构工程为例,结合该工程的具体特点与施工条件,对该工程的立体管桁架设计进行分析论述。     

轴力下空间XK型圆钢管相贯节点的承载力计算

空间XK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中得到很好地应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善.在试验的基础上,对36个空间XK型圆钢管相贯节点进行双重非线性有限元分析,计算了其极限承载力;探索了不同几何参数和加载方式对该类节点极限承载力的影响规律;根据分析结果并借鉴平面K型圆钢管相贯节点的承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间XK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式.采用建议公式对相关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好.     

钢箱梁桥牵引滑梁设计与施工关键技术

目的提出沈阳新南站高架桥在既有地下结构上牵引滑梁设计与施工关键技术方案,以推广此类新施工工艺在复杂地理环境中的应用.方法通过实地考察与理论计算,提出牵引滑梁设计与施工关键技术方案.即支架采用四腿格构式支架形式,横向采用一排贝雷桁架滑道,纵向采用4排贝雷桁架滑道,以供钢箱梁段横、纵向滑移至设计位置焊接拼装.结果支架结构在加载过程中,滑道竖向最大变形为9.6 mm,结构变形满足要求;结构应力均小于所使用钢材的容许应力,应力满足要求;屈曲分析的失稳特征值均大于4.0,稳定性满足要求.结论该施工工艺为施工提出安全保障,提高了经济效益,并为类似工程提供施工参考.     

大跨度空间桁架结构吊装施工技术

随着大跨度空间结构施工技术的发展,大跨度空间桁架结构已普遍地应用于体育场馆、会展中心及机场候机厅等大型建筑中,因此,也对建造大跨度空间结构的施工技术提出了更高要求。文章论述了淮南(煤电之星)大剧院的钢结构吊装施工技术,结果证明,对于进一步提高大跨度空间桁架施工技术应用水平具有一定借鉴意义。     

施工时间参数对混合体系竖向变形差的影响

利用考虑时间因子的有限元方法研究了钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系的竖向变形差问题.分析表明,施工方案中的时间参数可以确定结构计算中需要考虑的混凝土收缩徐变的数量和参与作用的时间,从而使混凝土收缩徐变对体系竖向变形差以及各构件内力分配的影响发生明显变化.适当增大结构混凝土部分相对于钢结构部分提前施工的层数是减小混凝土收缩徐变效应的较好方法.     

超大型钢结构厂房7区局部结构温度应力、位移分析

文章基于ANSYS有限元方法对超长超宽钢结构厂房进行温度应力运算,运算中考虑了牛腿加劲肋和柱底加劲肋的影响,对厂房各结构构件进行应力和位移分析,并探讨构件应力和应变对整体结构的影响。本文通过用自行编制的命令程序进行了温度应力分析,计算结果与相关理论结果基本吻合,验证了文中理论与程序的正确性。同时可以明确,大跨度钢结构厂房在温度作用下,在各柱顶端、1/4和3/4屋架方向区段应力和位移最大,为设计和施工提供良好的理论基础。     

考虑低周疲劳损伤效应的钢筋混凝土柱Park-Ang损伤修正模型

针对现有钢筋混凝土构件损伤模型存在指标上下界不收敛、疲劳效应考虑不足等问题,提出了一种考虑低周疲劳效应的Park-Ang损伤修正模型.按照非线性叠加规律,调整模型最大变形和滞回耗能效应的组合形式.考虑低周疲劳效应的影响,通过遗传算法确定滞回耗能损伤的最优函数.以钢筋混凝土柱为研究对象,采用该修正模型进行了损伤评估,并与6种经典的损伤模型的评估结果进行了对比分析.结果表明,修正的Park-Ang模型适用于单调加载、变幅循环加载和等幅循环加载等各种加载路径的损伤评估,并且在构件失效状态的损伤计算误差小于10%,可以更准确地评估钢筋混凝土构件在任意加载路径下的损伤演化规律.     

三维类桁架材料结构弹塑性分析

由在空间周期性排布的三维类桁架材料组成的结构弹塑性分析可知,如果按空间桁架计算,由于构件数量巨大,需要的计算规模和计算时间惊人,甚至不可行.为此采用数值均匀化方法对三维类桁架材料构成的结构进行等效弹塑性分析,并和离散建模的空间桁架计算结果进行对比,计算结果表明等效分析可以大大节省计算时间,缩小计算规模,为类桁架材料复杂结构的计算和优化提供了一种可能.算例说明该方法不依赖于网格,可以应用于不同加载路径.最后给出了半圆柱形结构的等效分析,说明了方法的适用性.     

广州会展中心屋顶张弦桁架几何变形监测

广州会展中心屋顶采用的大跨度预应力张弦桁架是一种新型结构．为了解该张弦桁架在不同施工阶段的实际变形情况,在现场利用现代大地测量仪器和技术对张弦桁架进行了几何变形监测,得到了张弦桁架在不同施工阶段的变形特性和参数．结果表明,张弦桁架的位移主要表现在Z方向,桁架中间位置的观测点变形量最大,在张拉阶段张弦桁架变形的实测值大于理论计算值．     

沈阳博览中心大跨度屋盖施工研究

结合国内最大室内足球场 1 4 4m× 2 0 4m大跨度空间桁架屋盖施工 ,研究解决了施工中大跨梁、柱组合式空间支撑胎架、桁架分段高空拼装误差控制、高空低温多风环境焊接质量保障、焊接残余变形控制、结构支撑胎架卸载同步控制等技术难点 ,使工程施工质量得到保证 ,为类似大跨度空间结构施工积累了一定经验 .     

超长航站楼结构温度作用分析

厦门翔安国际机场航站楼属于超长大跨度结构,其结构的温度作用取值方法及温度效应对结构受力的影响比较复杂.确定超长大跨度结构正、负温差时,对于混凝土结构需要考虑混凝土收缩当量温降的影响,对于钢结构需要考虑太阳辐射引起的钢结构温升的影响.在使用阶段根据混凝土结构和钢结构的受力与变形特点,分析了超长航站楼结构温度效应分布规律,并通过使用阶段与施工阶段温度效应对比分析,得出了超长航站楼结构设计应由施工阶段控制的结论.给出的超长结构温度作用取值方法以及温度效应分布规律等,对后续超长结构设计具有很好的指导作用.     

大跨屋盖钢桁架应力变形监测与分析

以某工程实例为背景,对施工过程中屋盖钢桁架的应力和变形进行监测,并采用数值模拟的方法对结构在不同工况下的应力和变形特征进行分析,给出应力与变形的最不利点,为现场监测提供理论支撑。分析结果表明:屋盖钢桁架在不同工况下的最大竖向位移为33.63 mm,满足工程限值1/300的要求;施工过程中的结构最大应力为33.36 MPa,尚处于弹性阶段。对施工过程中结构的应力和变形进行持续性监测,及时发现危险因素,与分析结果进行对比,分析计算值与实测值存在差异的原因。采用现场监测和模拟分析相结合的方法能够较为准确的对结构安全稳定性进行评估,并为后续施工和后期监测方案的调整提供依据。     

大跨度钢结构的地震波行波效应

研究地震波的行波效应对大跨度双跨钢结构的影响,可以从理论上解决实际工程问题。根据大质量法原理,建立考虑行波效应的大跨度结构分析模型以及解析方程。结合大跨度钢结构厂房工程实际,对其进行考虑行波效应的多点激励分析,并与传统一致激励下结构的地震响应进行对比。结果表明:两种地震波输入方式所得钢结构厂房梁柱节点加速度响应曲线一致;在考虑行波效应的多点激励方式作用下,厂房钢结构梁柱节点位移、速度以及加速度响应均有不同程度的增大,且随着地震波传播速度的减小而增大。在大跨度结构的抗震分析中,为得到更精确的结果,应当考虑行波效应对结构的影响。     

铸钢节点在大跨度管桁架建筑钢结构中应用

近几年来,大跨度空间管桁架钢结构因其含钢量低、造型独特优美,施工周期短等优点已广泛应用于会展中心、体育场、飞机场等大型民用标志性建筑铸钢节点则因其特有的性能,在国外已广泛应用于大跨度空间管桁架钢结构中的重要节点,国内也在逐步推广应用.我公司先后承担的苏州体育场、上海新国际博览中心.深圳游泳跳水馆、哈尔滨国际会展体育中心展览馆等大型民用标志性建筑中均应用到了铸钢节点.在这些工程中,我们取得了一些铸钢节点设计、铸造、焊接的经验.铸钢节点一般应用于荷裁较大、受力复杂的关键部位,其可靠性直接关系到整个结构的安全,十分重要.