大跨屋盖结构风荷载的数值模拟研究

以株洲体育中心大跨屋盖结构为背景,采用CFD数值模拟方法,模拟了大跨屋盖表面风荷载,并与大跨屋盖结构风振时程响应进行了分析比较.结果表明:采用CFD方法模拟的大跨屋盖结构表面平均风荷载与风洞试验结果比较接近,说明该法是比较精确的,所提供的体育馆及游泳馆屋面的体形系数可以提供为结构设计参考.     

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.     

大跨度钢管桁架结构卸载过程模拟分析与监测研究

以霍山县体育中心体育馆钢屋盖工程为实际背景,根据体育馆钢管桁架屋盖结构特点以及施工方案,运用有限元软件MIDAS Gen对大型钢管桁架卸载过程进行详细的模拟分析,并通过无线传感技术对卸载过程中钢管桁架关键杆件应力和关键位置位移进行了实时监测。实测变形及应力值与模拟理论值趋势吻合且比较接近,表明了施工方案的可行性和安全性,也为类似工程提供了重要的参考价值。     

某体育馆屋盖结构风致响应及风振系数研究

为研究参振振型对大跨屋盖结构风致响应和风振系数的影响,根据对某体育馆进行风洞刚性模型测压试验所获得的数据,计算了该体育馆屋盖结构的风致响应及风振系数,进而研究了参与计算的振型数量对于风致响应和风振系数分析结果的影响,并且对比分析了考虑各振型交叉项的CQC法和不考虑振型交叉项的SRSS法时的分析结果,发现是否考虑高阶振型对体育馆屋盖结构的风致响应与风振系数的计算结果有一定的影响,而振型交叉项的影响也不可忽略。     

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.     

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.     

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.     

大跨屋盖风荷载风洞试验及数值模拟

以闽南某大跨体育馆屋盖表面为例,进行风洞试验和计算流体动力学(CFD)数值模拟研究.通过风洞试验,得出体育馆最不利风向角下的平均风压系数和分块风压系数.基于CFX10.0软件平台,采用剪切应力输运(SST)k-ω湍流物理模型,对屋盖上的平均风压进行数值模拟.将计算结果与风洞试验数据进行对比,结果显示两者大体上基本吻合,证明数值模拟可以较准确地模拟实际大跨屋盖表面的平均风荷载.     

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．     

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.     

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.     

某体育馆结构设计及关键技术分析

体育馆跨度大,造型独特,采用大钢拱及钢管桁架屋盖,下部混凝土框架结构,具有屋盖推力大、柱内轴力和弯矩大、基础设计难的特点,目的就是为解决上述难点.采用型钢混凝土柱提高承载力,抵抗较大的轴力和弯矩;设置钢筋混凝土斜撑和双排柱的框架体系,合理分担体育场挑蓬产生的弯矩,并支撑钢屋盖大拱;对屋盖下混凝土圈梁和与型钢混凝土柱相连的看台层圈梁和斜梁进行加强,以平衡屋盖推力,增强结构的整体性.屋盖大拱拱脚墩下基础采用考虑柱身水平承载力的联合柱承台加连梁的方案.设计结果表明,结构满足规范的各项要求,文中方法和结论,可为类似工程设计提供参考.     

椭球形多曲面组合屋盖结构风荷载特性研究

为了探究带有明显台阶的椭球形多曲面组合屋盖结构的风压分布特征,对某体育馆进行了刚体模型测压试验与CFD数值模拟,并通过数值模拟,研究了两种与该体育馆特征尺寸一致但曲面组合形式不同的屋盖风压。研究结果表明:①屋盖表面风荷载以吸力为主,迎风侧屋顶局部区域存在正压力,最大负吸力出现于迎风侧曲面台阶处;②采用RNG k-ε湍流模型能够较好的模拟流场中的分离现象,较为精确的模拟多曲面组合屋盖结构的平均风压;③当曲面组合有明显台阶时,迎风侧曲面台阶上边缘受到的吸力较大,无明显台阶时,曲面屋顶的风压分布较均匀,屋顶的吸力较小,风荷载最不利位置出现在屋顶曲面组合台阶边缘位置。     

大跨屋盖结构荷载风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,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分析,研究不同情况下结构的荷载风振系数和位移风振系数及其变化规律.研究表明:在同一风向角下,大跨屋盖结构的荷载风振系数对位置变化较敏感,偏于安全可以取荷载风振系数较大值,同时屋盖悬挑前缘节点荷载风振系数值较大.     

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.     

周边建筑对体育馆屋盖和幕墙风荷载的干扰

分析张家界体育中心体育馆的风洞测压数据,分别考虑无周边建筑和有周边建筑2种情况,以屋盖和幕墙的风压为研究对象,研究周边场馆对屋盖和幕墙风荷载的干扰影响;采用干扰因子分析法和多阶模态力法分析屋盖等效风荷载.分析表明:在干扰影响下,屋盖峰值负压的干扰因子达到1.5,峰值正压的干扰因子达到5;干扰影响下的幕墙最不利风压集中位置为干扰体周边的幕墙凹陷处和干扰体周边的幕墙拐角处.     

沁阳体育馆屋盖四种选型方案的比选研究

结合沁阳体育馆椭圆抛物面屋盖结构工程实例,对弦支穹顶、单层网壳、双层网壳、刚性弦支穹顶等四种结构选型方案进行了分析和设计.在满足强度、刚度和稳定性要求后,重点对四种方案的用钢量进行了比较,并综合讨论了四种方案在受力性能、施工工艺和综合造价等方面的优缺点.     

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.     

台车水平刚度对开合屋盖结构动力性能的影响

以国家网球场“钻石球场”开合屋盖结构为分析对象,采用通用有限元软件SAP2000对比研究了台车水平刚度对开合屋盖结构自振特性及地震响应的影响.研究结果表明:随着台车水平刚度的不断减小,结构自振周期不断增大,开合屋盖结构轨道梁的横向及竖向位移也相应减小.此外,台车水平刚度的变化对结构固定屋盖及活动屋盖杆件的轴力均会造成影响,且对固定屋盖杆件轴向力影响较为明显.因此,在对此类结构进行设计及施工过程中应该充分考虑台车水平刚度的影响.     

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。