玻璃天窗开合屋盖结构拼装定位控制及施工监测研究

玻璃天窗开合屋盖结构是未来商业建筑的一种重要发展趋势,本文结合贵阳市西南国际商贸城玻璃天窗开合屋盖结构施工与监测,介绍了玻璃天窗异于其他开合屋盖结构体系的特点。由于其屋面材料具有自重大、易劳损的特点,玻璃天窗开合屋盖结构的制作、拼装和定位直接影响到开合机械运行的安全和稳定,故此类玻璃天窗开合屋盖结构的拼装和定位要求具有更高的安装精度。本文对玻璃天窗开合屋盖结构的构件制作、工艺流程及控制要求、屋盖结构支座定位、钢结构箱梁拼装及吊装方法、玻璃天窗网架及轨道安装方法等关键技术进行了总结。同时,还对工程现场的屋盖体系在不同受力工况和运行状态下振动信号和振动频率进行了监测研究,分析结果表明此项目开合屋盖拼装定位控制的施工方法和工艺流程完全能达到开合机械运行的精度要求,确保了玻璃天窗开合屋盖体系的安全和稳定,也为其他同类工程的玻璃天窗开合屋盖结构拼装定位控制及施工提供了参考依据。     

开合屋盖结构变形及振动特性的模型试验研究

由于对自动化开合的要求,移动式开合屋盖通常需要引入机械系统、运行控制系统,使得整个结构成为一个较为复杂的耦合系统。以贵阳西南国际商贸城一期工程天窗开合屋盖为研究对象,建立该开合屋盖结构1∶10缩尺的物理模型,通过开展不同条件下的物理模型试验来研究该屋盖结构在运行状态下的变形及振动特性。试验结果表明:随着外部荷载的不断增加,结构变形也在不断地增大;但是屋盖结构的变形量值较小,基本处于线弹性范围之内,试验变形与弹性理论计算结果较为吻合。同时屋盖结构的振动加速度随着荷载的增大而增大,并且在屋盖启动、刹车或转向时,结构振动加速度有明显的突变效应。     

杭州奥体网球中心钢结构施工过程应力监测与分析

对大型可开合屋盖钢结构进行施工全过程应力监测,可以把握结构的应力情况、保证施工过程的顺利进行.采用无线振弦式传感器监测杭州奥体网球中心钢结构主要杆件应力应变情况,并利用有限元软件MIDAS对结构进行施工模拟分析.通过现场实测值和有限元理论计算值的比较,发现在卸载阶段、安装过程、屋盖开合等情况下,监测结果均很好地反映了结构受力情况.此监测系统具有较高的准确度、较强的时效性和较好的稳定性,可用于结构安全监测和预警研究.     

旋转开合屋盖体系运动全过程协同分析

旋转开合屋盖与支承结构之间相互作用明显，需要对两者进行协同分析。为了开展不同开合程度下和运动全过程中旋转开合屋盖与支承结构间的协同分析，提出了基于有限质点法的旋转开合屋盖体系协同分析方法。该方法可以同时考虑旋转开合屋盖与支承结构之间的接触碰撞与摩擦，以及驱动荷载的作用，并采用对称结构分析模型简化以提高求解效率。采用该方法对杭州奥体网球中心旋转开合屋盖体系进行了协同分析，结果表明：该方法可以较好地反映旋转开合屋盖体系不同开合程度下和运动全过程中的结构响应；相较于开启状态，该结构在闭合状态下受力更为不利；在运动全过程中，轮轨间相互作用致使振动，动力效应不可忽视；运动速度越大，结构响应振动越明显，应根据运动速度选取合适的自重荷载增大系数。     

基于折杆剪式单元的径向开合屋盖设计研究

提出了一种基于折杆剪式单元新型径向开合屋盖结构,该径向开合屋盖下部为折杆网格结构与外圈的滑移杆组成的径向伸缩网壳结构,上部设有能够满足结构开合功能要求的新型开合膜单元,且通过驱动台车的牵引,能够实现屋盖开合的机械化与自动化。同时,借助ABAQUS有限元分析软件,对该类径向开合屋盖在闭合状态和开启过程中的应力、位移及支座反力等进行计算。分析结果表明:该类型的开合屋盖受力合理,能满足使用功能要求,并兼有可展网架快速建造、可重复使用、便于运输与膜结构轻质等优点。     

新型滑动天窗屋盖结构模型设计及其特点

滑动天窗是一种新型的开合式结构,现代大型建筑滑动天窗大多规模宏大、结构繁琐、受力复杂,只有有限特定的适用范围。新设计的新型滑动天窗屋盖结构模型,将建筑采光屋面系统和开合机械系统有机地结合,使屋盖可以在内部根据需要进行开闭,结构简单实用、节约能源、安全舒适可靠,可广泛运用于民用建筑、商业建筑、体育场馆等各类建筑中,并对该模型结构特点与关键技术加以探讨。     

杭州奥体网球中心开合屋盖施工过程分析

以杭州奥体网球中心项目为研究对象,采用MIDAS Gen软件进行了开合屋盖安装过程施工分析.主要内容包括:考虑施工过程影响的整个安装过程的施工仿真分析;固定屋盖悬挑端、关键设备节点、活动屋盖悬挑端、支座节点等关键节点的受力和变形分析;考虑合拢温度的合拢结构分析.通过监测结构关键控制节点的变形及应力并与理论分析结果进行对比分析,分析结果对施工方案的优化及实施提供可靠依据,为今后类似工程提供借鉴和参考.     

浙江美术馆主屋盖钢屋架施工阶段应变监测

介绍了浙江美术馆主屋盖钢屋架结构在屋面采光顶幕墙玻璃安装施工期间结构应力应变测试的情况。在此通过结构测试仪器的选择比较、结构测试方案的设计和测试数据的分析,得出使用振弦式传感器测试屋架钢梁结构的局部应变,从而获得钢梁端部结构应力的数据结果,达到了施工期间监测钢结构承载能力是否安全可靠的结构测试要求。     

某大型体育场馆开合屋盖变形监测及分析

结合某体育馆采用的大型开合屋盖的设计施工实例,介绍了轨道开合屋盖结构的荷载组合情况,为了确保开合屋盖工程的稳定性和安全性,对在施工和使用阶段的主桁架、环桁架以及活动屋盖的变形量进行了监测和分析,发现变形量均在正常范围内,满足体育场工程的设计规范要求。     

国家网球馆开合屋盖结构阻尼比研究

对于大跨空间结构(混合结构)的等效阻尼比目前还没有统一的取值方法,一方面是因为混合结构由不同材料组成,其各部分的阻尼机理和振动特性不同,导致混合结构阻尼机理更为复杂;另一方面目前常用的复阻尼理论中,由于复刚度矩阵的存在最后往往得出复数,计算复杂。因此,文中从阻尼比的本质出发,以能量的角度计算开合屋盖混合结构的阻尼比,并以国家网球馆——钻石球场为工程背景,对其开合屋盖结构在地震作用下的结构特性进行分析,研究开合屋盖结构处于不同开合状态下的阻尼比发现,一致阻尼比的均值都小于模态阻尼比的均值。其中开合屋盖全闭状态时两者的差值最小,在其他几种开合状态下,两者相差在2%~7%范围内,说明一致阻尼比的方法更能反映结构的耗能特性,同时可以考虑结构的质量和刚度等参数,从而能够得到更加合理的结构阻尼比。研究结果可为精确计算开合屋盖结构的阻尼比以及同类开合屋盖结构在地震作用下地震响应分析提供参考。     

浙江美术馆钢结构采光顶施工与监测

介绍了浙江美术馆主屋盖钢屋架结构在采光顶幕墙玻璃安装施工期间结构应力应变测试的情况。通过结构测试仪器的选择比较、结构测试方案的设计和测试数据的分析,得出使用振弦式传感器测试屋架钢梁结构的局部应变,从而获得钢梁端部结构应力的数据,达到了施工期间钢结构承载能力是否安全可靠的结构测试要求。     

国家网球馆“钻石球场”开合屋盖结构设计

国家网球馆是一座带有开合屋盖的现代大型体育场馆。在设计中提出开合屋盖的性能指标与设计荷载取值方法。屋盖开合状态对风荷载敏感,需要通过风洞试验确定风压分布与脉动特性。活动屋盖运行过程中台车反力不断变化,需要通过对其移动过程分析,找出最不利位置。研究了各种开合位置的结构动力特性,采用时程法与振型分解反应谱法分析活动屋盖在多遇地震作用下的响应。此外,在活动屋盖移动对固定屋盖轨道桁架变形影响分析的基础上,提出一种适用于圆形平面带矩形洞口结构的起拱曲面方程。     

开合屋盖结构设计荷载取值研究

开合屋盖是一种较为新颖的结构形式,国内外尚无相应的结构设计规范。在国内外开合屋盖结构工程经验与相关研究成果的基础上,并结合工程实践,对开合屋盖结构设计荷载取值方法进行了较为全面的论述。开合屋盖结构需要对全开、全闭及运行过程状态分别进行计算分析,且应考虑出现故障时活动屋盖可能处于非对称状态等不利位置。积雪荷载对结构设计的合理性与活动屋盖的运行均有很大影响。当屋盖处于全开状态时,屋顶洞口周围的脉动风压将显著增大。提出了确定结构设计温差的计算方法,并分析了温度对驱动控制系统可能产生的不利影响。引入了有效使用年限的概念,对活动屋盖处于非基本开合状态与运行状态的地震作用可进行适当折减。应注意台车驱动系统的转向轮、端止缓冲器等对固定屋盖的集中反力作用。     

开合屋盖结构设计关键技术研究

结合作者完成的开合屋盖工程设计经验,对开合屋盖结构设计的关键技术进行了较为全面的论述。屋盖的开合方式应根据建筑方案、使用功能、自然条件、运营管理等因素综合确定,应明确规定活动屋盖开合的基本状态;从结构安全与经济性的角度来看,将抵抗荷载与作用最有利的活动屋盖位置作为基本状态较为合理;活动屋盖应采用整体刚度较小、对边界条件不敏感的柔性结构,对安装误差与结构变形具有较大的适应能力;固定屋盖,尤其是轨道桁架应具有较大的刚度,并严格控制施工精度;活动屋盖位于全开、半开及全闭三种状态的荷载取值存在很大差异,需要分别进行计算分析;应考虑活动屋盖与固定屋盖之间的相互作用,轨道桁架、台车及连接部件应在罕遇地震作用下保持弹性;在活动屋盖处于非基本状态或行走过程中,地震作用可适当折减;应通过对多种驱动方式进行技术经济比较,确定活动屋盖开合驱动与控制系统,系统应便于操作与维修,驱动控制系统的维护管理工作对保证活动屋盖运行的可靠性与耐久性非常重要。图15表2参19     

可变形态建筑——开合屋盖施工技术研究

结合工程实例,研究了开合屋盖施工技术。在具体操作中,通过施工仿真计算,避免体系转换过程结构出现受力状态偏差而导致局部杆件应力超标;通过位移传感器、速度传感器、计算机控制系统实现了开合过程的自动控制。在调试中,测量数据自动链入控制程序,实现了调试过程的自动化、智能化。最后归纳了此类开合屋盖施工技术的要点,尤其对开合机电系统的要求及调试方法,可为类似的工程提供参考。     

大型开合屋盖系统设计与施工的相关性

结合我国第一个大型开合屋盖———江苏南通体育场开合屋盖,介绍了机械开合系统的组成及功能,对行走于空间六轨圆弧上的开合屋盖结构,在设计与施工阶段对影响顺利开合的因素进行了深入分析,提出了设计阶段的钢结构间的刚度匹配原则、以及钢结构与机械系统间的参数匹配原则,施工阶段的适应性施工措施。通过计算分析、交互式设计方法、结构预变形、预留调整措施等,保证了开合屋盖结构最终施工调试的成功。     

开合屋盖结构的发展及开合机理研究

开合屋盖的开合方式的选择是这类建筑设计的难点之一。回顾开合结构的发展过程 ,对现有诸如美国匹斯堡市民体育场、加拿大蒙特利尔奥运会体育馆、加拿大天空穹顶、日本福冈棒球馆、日本海洋穹顶、日本富山球穹顶、荷兰阿姆斯特丹体育场、日本小松穹顶、美国威斯康星洲米勒棒球场、2 0 0 2年世界杯足球赛的日本大分县体育公园体育场等开合屋盖建筑的开合方式进行了研究和总结 ,指出了开合屋盖结构的发展趋势 ,提出了根据建筑平面投影和立面形状划分开合方式的原则和方法 ,给出了开闭式屋盖的评价标准     

开合屋盖结构设计简介

开合屋盖结构在大型体育馆、多用途体育场都得到了广泛应用。开合屋盖结构由于其特有的多个状态,在很多方面不同于以往的常规屋盖结构。本文结合浙江省某网球中心比赛馆开合结构的设计实例,简要介绍了该工程的概况、背景及其结构形式,阐述了开合屋盖结构在结构方面需特别考虑的轨道系统选取的问题,叙述了该实例采用的索牵引系统的运作方式;说明了开合结构与普通结构在荷载取值和工况组合方面的区别;使用独立分析和协同分析两种结构方法计算分析结构,并且以三个方向的变形结果为依据,比较了两种方法,得出了独立分析比较可靠的结论。     

折叠开合式膜屋盖建筑简介

介绍了开合结构与折叠结构的发展概况,分析了新型膜材应用于折叠开合屋盖的优点,介绍了折叠开合式膜屋盖的构成、组成体系与开合方式,对折叠开合式膜屋盖与刚性开合屋盖做了比较,指出了折叠开合式膜屋盖的设计难点,提出了开合式建筑的评价标准并展望了这种新型建筑在我国的良好发展前景。     

开合屋盖传动机构布置方式

开合屋盖建筑具有全天候使用的优点,开合屋盖结构受力复杂,有着特别的机械系统和控制系统。为确保屋盖运行的安全性和开闭试验的一次成功,需通过合理地布置传动机构,以较省力的方式实现机构安全、稳定地开启和闭合。在此从开合机械系统设计的角度,分析移动屋顶采用不同机械系统传动方式所具有的优缺点,以便为选择合适的开合屋盖的机械系统,推动大跨度现代开合屋盖结构的应用提供参考。