弦支结构体系研究进展

在阐述预应力钢结构发展历程的基础上,根据预应力钢结构中构件类型组成,将预应力钢结构分为刚性、刚柔混合和柔性三种预应力钢结构类型,其中刚柔混合预应力钢结构中的弦支结构是一种典型的预应力钢结构,是目前应用最广泛的结构体系之一。对于预应力钢结构的核心构件——拉索的温度线膨胀系数,建议今后工程设计时采用以理论分析和试验研究为基础的数据,即钢丝绳、钢绞线、半平行钢丝束三种索材的线膨胀系数值分别为1.92×10-5,1.38×10-5,1.87×10-5/℃。在分析弦支结构体系概念的基础上,将其分为平面弦支结构、可分解的空间弦支结构和不可分解的空间弦支结构三类,并对弦支结构体系中拉索的数值模拟理论进行了总结分析。随后分别针对三种弦支结构类型,对其发展历程、结构构成、结构特点以及工程应用进行了分析总结。     

三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成.介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案.设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面.设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力.对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致.研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求.研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌.分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算.此外还介绍了关键节点设计.     

弦支筒壳结构可靠度研究

弦支筒壳结构是张拉整体概念与单层筒壳相结合而形成的一种新型预应力钢结构体系,该结构整体的可靠度是否满足规范要求是其能否形成合理有效结构体系的关键。基于概率理论和灵敏度分析方法,研究结构主要参数对弦支筒壳可靠度的影响,进而对各参数进行灵敏度分析,并拟合出可靠指标的计算公式,得到弦支筒壳结构适用性条件下的目标可靠度。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述

近10年来,我国预应力钢结构在拉索材料、结构形式和施工技术方面都有了快速的发展,取得了令人注目的技术进步.其中,拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索,向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展,钢丝表面防腐从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理.结构形式包括张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等.预应力钢结构施工,不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺,而是系统性和全过程性的施工技术.具体体现在:分析和工艺的结合,节点、索头和张拉机具的结合,刚构和拉索施工的结合,及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制.     

基于可靠度理论的预应力钢结构关键构件的评判方法

为确定影响预应力钢结构体系可靠度的关键构件,从概率分析的角度出发,编制基于蒙特卡罗法的APDL 程序,计算得到各个参数的灵敏度;通过分析各构件刚度同等程度的减小所引起的结构体系可靠度的降低,得到各构件的可靠性影响系数;然后由线性加权方法得到构件的权系数方程,从而建立起一种评判影响结构体系可靠度关键构件的计算模型,最后利用某弦支梁工程实例说明了该方法的应用.分析表明,所建议的方法能够准确体现构件权系数的含义,反映出各个构件对结构整体可靠性的影响程度,从而较好评判出结构的关键构件.     

Kiewitt型弦支穹顶结构的弹性极限承载力研究

弦支穹顶结构体系作为一种新颖的结构形式,同单层网壳相比,具有更高的刚度和稳定性;同索穹顶相比,施工过程更加简单和容易控制。本文对一40m跨的Kiewitt型弦支穹顶结构,采用非线性有限元方法对影响稳定承载力的参数,如撑杆高度、拉索截面积、拉索预应力、拉索周数等进行了分析,得出了一些对工程设计有意义的结论。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构的预应力施工控制技术

通过大跨空间钢结构施工分析,掌握各关键施工阶段的结构状态,确定施工参数和理论目标值后,尚需确定施工控制项目、允许偏差和主控项目,并在施工中采取系列措施,保证结构成型质量.结合济南奥体中心体育馆弦支穹顶,综合对结构性能影响及相关施工允许误差兼容性,建议弦支穹顶撑杆垂直度的允许偏差为±1/150～±1/200;提出误差影响因子及计算方法,通过对比各控制项目之间的误差影响因子,确定各项目的优先控制顺序,从而确定最优先的主控项目;将群索结构中的拉索分为被动张拉索和主动张拉索.指出被动索的控制关键是索长,而主动索的控制关键是索力,并提出了拉索制作、被动索安装和主动索张拉的系列控制措施.     

拉索预应力巨型网格结构体系

阐述了拉索预应力巨型网格结构体系发展与研究的必然性和必要性;介绍了针对这一体系提出的各种结构形式中拉索预应力的布置原则、受力机理及具体形式;回顾了拉索预应力巨型网格结构体系的研究现状,包括静力及稳定性能、预应力索张力计算及其优化、张拉全过程分析、结构动力特性等。总结了该结构体系中各参数的合理取值,得到了较优的预应力大小及预应力分布比例,提出了针对静力性能的三级优化方法及预应力索张拉施工过程中索力的计算方法,得到了布索后结构的动力特性变化规律。最后对拉索预应力巨型网格结构体系研究的关键问题及发展方向进行了展望。     

洛阳新区体育中心体育场斜拉索施工

洛阳新区体育中心体育场钢结构屋面罩棚工程采用桅杆支撑的预应力斜拉索桁架结构体系.通过采用ANSYS有限元分析软件进行全施工过程模拟计算分析,准确获得了洛阳体育场拉索索长、各施工阶段拉索索力及变形等施工参数,并据此制定了切实可行的施工方案.施工过程中采用分级张拉并进行施工监控,确保工程施工质量满足设计及有关施工规范要求.实践证明,对于索结构等非线性强的结构施工,必须对施工过程的结构和构件变形进行全过程测量和监控.     

大开口车辐式索承网格结构预应力施工技术研究

针对适用于体育场类建筑的大开口索承网格预应力空间结构体系,对此结构体系进行了施工分析,研究表明:此类结构体系的上弦钢结构为近似瞬变结构,索杆体系对其整体结构的刚度形成具有显著效应;且张拉施工的不同批次拉索间索力相互影响不容忽视,其结构性能与封闭式弦支穹顶结构差异较大。采用参数化有限元法,针对各张拉级数和张拉批数的张拉方案、各外立面钢结构卸载时机的施工方案、各斜撑安装时机的施工方案,分别进行了施工全过程仿真分析,研究了结构的整体位移、撑杆摆动、拉索索力、杆件应力以及临时支架反力等的影响;并综合考虑施工工艺可行性、经济性,得出此结构体系最佳的张拉方案为三批四级张拉方案、最佳的外立面卸载时机为外立面安装完成后、最佳的斜撑安装时机为预应力张拉完成后。并采用随机误差分析法,选取环索长度以及径向索索力作为控制目标进行耦合分析,确定了各控制项目的允许限值,并明确此结构预应力施工需进行力和位移双控。