大跨度体育馆钢-混凝土混合结构设计与分析

采用整体建模计算与局部建模计算相结合的方式,对某大跨度体育馆钢-混凝土混合结构进行了结构分析和设计,探讨了钢结构与混凝土结构协同工作机制。通过对3种模型计算结果的分析得出,建立整体模型对于整体结构设计而言是很有必要的,而对于钢屋盖设计,在合理考虑下部支撑以及支座刚度后,可以单独建立模型进行计算。大跨连续网架的大小跨相接位置的支座承受拉力,可采用滑动球铰支座,并重新定义支座水平刚度,以修正初始模型。钢屋盖对基础沉降比较敏感,基础设计时遵循支撑钢屋盖的框架柱下多布桩、其余框架柱下尽量少布桩的原则,以减小支撑钢屋盖的框架柱基础的沉降值及相邻基础的沉降差。体育馆结构超长,设计时考虑温度作用对构件内力的影响,采取了多种措施以减小温度作用和收缩变形对钢筋混凝土结构的不利影响。     

上海铁路南站站屋结构设计

上海铁路南站是上海西南地区的交通枢纽,是第一座采用圆形平面的火车站。钢结构屋面最大直径约为275m,内圈柱子间的最大跨度为152m,采用带中心内压环的空间刚架结构体系。全面介绍了上海铁路南站工程结构设计中的关键技术问题。为满足主站屋严格的沉降要求,采用了桩端后注浆的钻孔灌注桩。为减小梁的高度,采用了超长预应力结构,解决了超长结构的温度问题。在大跨钢屋盖结构设计中,进行了钢屋盖整体稳定性及单根主梁的整体稳定性分析。研究了预应力及下部混凝土结构对钢屋盖的抗震性能影响。通过设置弹性支座并选择合理的弹簧刚度解决了屋盖温度作用问题。通过风洞试验并引入多点输入时程分析的方法,得到结构的等效风荷载及风振系数。采用拆杆法进行了屋盖预应力钢棒的施工验算。     

世博会主题馆钢结构设计与分析研究

主题馆作为2010年上海世博会 “一轴四馆”核心建筑群的重要组成部分,建筑平面南北向217.8m、东西向288.0m,其中,西侧展厅为126m×180m无柱大空间。针对屋盖跨度大、整体结构超长且平面不规则等特点,对屋盖结构体系选型和下部框架支撑体系选型进行了详细比选,最终,屋盖采用了由索撑张弦桁架与立体桁架组成的长度为270m的4跨连续梁结构,下部钢框架采用了钢支撑与粘滞阻尼支撑形成的混合支撑框架体系。对结构设计中的一些关键问题进行了分析研究,得到以下结论：与局部抽空方案相比,屋盖满堂支撑方案下结构整体性较好;滑动支座与预应力拉索的合理应用,提高了屋盖结构效率,同时释放了屋盖对下部结构水平推力;混合柱间支撑方案既满足结构抗侧刚度的要求,同时有效降低了超长结构温度作用内力;东侧展厅变截面箱梁方案综合兼顾了建筑形式、结构受力以及设备管线穿行的要求。     

康巴演艺中心屋盖结构设计

康巴演艺中心屋盖造型为4列连续伞,下部支撑为分体式多层钢框架结构,结构形式采用空间三角桁架,屋面造型伞为预应力膜结构。利用3D3S对屋盖结构进行膜预应力、动力特性及承载力分析,对不同约束条件的模型进行横向对比,并对关键节点进行有限元分析。分析表明,通过设置固定铰支座和单向滑动铰支座释放内力,调节钢结构屋盖对下部结构的不利影响,使屋盖同时满足结构设计和建筑外观的要求。     

郴州市国际会展中心主体结构设计关键问题研究

郴州市国际会展中心主体采用混合框架-中心支撑结构,屋盖采用空间钢桁架结构。考虑混凝土和钢结构协同工作,对其进行整体分析。重点介绍了大跨楼盖结构的舒适度控制、超长混凝土结构设计、屋盖支撑柱的计算长度系数取值、复杂节点的有限元分析及足尺试验验证。分析结果表明,人员密集步行通过和多人跑步穿行两种激励工况下楼盖舒适度能满足规范要求;通过在楼板中配置预应力钢筋可抵消温度作用的影响;支撑屋盖的圆钢管混凝土柱的计算长度系数在1.3～1.6之间;节点有限元分析和足尺试验对关键节点设计非常重要。本工程在确保结构安全、可靠、经济的前提下,最大程度地实现了结构成就建筑之美。     

包头奥运冰雪中心结构设计

包头奥运冰雪中心属于超限高层建筑,下部混凝土部分为框架结构体系,局部大跨度楼盖采用双向交叉平面桁架体系,屋盖采用立体桁架。各层空间关系较为复杂,具有扭转不规则、楼板不连续、结构超长、错层等特点。结构设计采用基于性能的抗震设计方法,采用YJK、PMSAP和MIDAS Gen进行弹性分析和比较,应用Paco-spa软件进行动力弹塑性分析。此外,对大跨度楼盖的舒适度、钢结构楼屋盖的整体稳定性、关键节点、楼屋盖的防倒塌能力以及超长结构的温度应力、薄弱楼板应力进行了专门分析。并根据分析结果对结构的关键部位和构件采取针对性的加强措施。计算结果表明,结构的各项指标满足规范和既定抗震性能目标要求,结构设计合理、安全可行。     

延安大剧院结构设计

延安大剧院主体采用框架-剪力墙结构,双向超长,屋盖采用双向双层网架结构,并充分考虑风荷载和温度变化的影响。屋盖网架采用单体模型和整体模型分别计算的方法,取包络结果进行设计。框架柱(梁)上设置板式橡胶支座及成品双向滑动抗震铰支座,作为网架的支座,其有效减少了网架与主体之间的相互约束,使用效果良好。对转换柱、梁、桁架进行性能设计,提高抗震构造措施,保证其安全可靠。对于大悬挑和大跨度的混凝土构件,加设预应力筋,减少挠度和裂缝。根据分析结果,结构设计合理,可供设计参考。     

宁波奥体中心游泳馆结构设计

宁波奥体中心游泳馆平面尺寸为219m×103m,下部主体结构采用钢筋混凝土框架结构,上部钢屋盖根据不同的跨度及支承条件采用不同的结构形式,包括管桁架结构、矩形钢管折线形刚架结构.重点阐述了结构设计中一些关键技术问题的处理措施,包括结构总装分析、抗震性能化设计、大跨楼盖舒适度分析、超长结构设计及异形跳台结构设计等.结果表明,所选结构体系合理、安全、可靠,上部钢屋盖及下部混凝土的计算结果均能满足规范要求.     

杭州奥体博览城网球中心结构设计研究综述

杭州奥体博览城网球中心的屋盖为开合屋盖,下部看台及功能用房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,上覆的钢结构屋盖由固定屋盖和可移动屋盖组成,固定屋盖由24个花瓣形悬挑主桁架旋转复制组成,可移动屋盖由8片可旋转花瓣形网壳组成。固定屋盖上方设置的8片大悬挑移动屋盖,采用平面旋转45°的开启方式,8片花瓣闭合时覆盖整个场地。基于工程结构体系以及全过程结构设计,对于超长混凝土结构温度收缩效应计算方法、移动屋盖在移动过程中的多模型多工况设计、看台外倾引起的重力荷载作用下看台斜梁和顶部环梁受拉的处理、施工后浇带的合拢时间对于整体结构的受力的影响以及大跨度钢结构的屈曲稳定等问题进行专项分析和处理,可为类似工程结构设计提供参考。     

斜交梁系钢屋盖结构温度效应研究

以东营会展中心超长钢屋盖为背景,研究斜交梁体系屋盖结构的温度效应特点。阐述了楼屋盖结构平面内刚度对温度效应的影响;推导了正、斜交网格平面内刚度的计算公式,通过分析比较,得到斜交网格平面内刚度较小的结论,有利于减小结构的温度效应。利用ANSYS软件建立正、斜交梁体系超长屋盖结构模型,并进行季节温差作用下的分析,结果表明斜交梁体系温度效应受屋盖平面内刚度影响大,刚度较大侧的温度效应显著,同时亦验证了理论分析的结论。讨论了若干因素对斜交梁体系屋盖结构温度效应特点的影响作用。并结合工程实际,提出若干设计要点。     

国家会展中心主展厅钢屋盖结构设计

国家会展中心是由主展厅及相关配套建筑组成的特大型会展综合体项目。4个主展厅单体覆盖面积大,各单体钢屋盖平面投影尺寸为297m×350m,为大跨、大悬挑、超长的结构形式。介绍了主展厅钢屋盖的结构方案演变过程以及钢屋盖的抗风设计和为降低温度变化影响所采取的技术手段。主展厅钢屋盖是在综合考虑建筑功能需要、外观效果及结构安全可靠和结构经济性等因素的前提下,经过多方案比选,确定采用空间桁架结构体系。通过在屋盖悬挑部位设置抗风拉杆,有效降低风吸作用下桁架悬臂端的变形以及桁架杆件的内力。采用橡胶支座可有效解决由于温度变化在超长钢结构中产生的过大温度应力的问题。主展厅钢屋盖结构选型合理,可实现结构的安全可靠并具有较好的经济性。     

北京新机场航站楼结构设计研究

北京新机场总建筑面积约143万m2,包括航站楼、停车楼、综合服务楼,航站楼平面为五角星形,南北长996m,东西宽1 144m,顶点标高约为50m,主体结构为钢筋混凝土框架结构,核心区采用层间隔震技术。屋盖及支承系统采用钢结构,屋盖投影面积35万m2,分为中央大厅和指廊。中央大厅部分屋盖由C形柱、支撑筒、北侧幕墙支撑框架、钢管柱和其他幕墙柱支承。指廊由钢管柱和幕墙柱支承,屋盖为自由曲面,结构形式为网架和桁架,围护系统为带铝合金装饰板的直立锁边屋面。主要阐释航站楼结构设计的关键问题,包括隔震设计、复杂钢结构、结构转换、温度作用对主体结构的影响、高铁穿越航站区对结构设计的影响、桩筏基础差异沉降变形控制设计与分析。     

超长大跨度结构施工阶段温度效应研究

结合某大型航站楼工程,对超长大跨度结构在施工阶段的温度效应问题进行较为深入的探讨。在确定超长大跨度结构施工阶段正、负温差时,考虑太阳辐射引起钢结构温升以及混凝土收缩当量温降的影响。根据超长大跨度结构的施工进度计划,得到混凝土结构各楼层正、负温差的变化规律,考察施工起始时间对结构正、负温差的影响。分别对施工期间混凝土楼板、框架柱以及大跨度钢屋盖的内力与变形特点进行分析,考察温度作用沿楼层高度的变化情况。通过对各施工步序进行精细模拟,较为真实地反映了结构温度效应随施工进度的变化情况,为超长大跨度结构设计与施工验算提供科学依据。     

某体育场环形超长结构温度应力分析

温度应力是钢筋混凝土超长结构设计需要解决的主要问题.不同于常规矩形超长结构,环形超长结构的温度应力分布受到曲率半径的影响,温度应力的分布更为复杂.应用有限元计算软件ANSYS对某体育场环形超长结构温度应力进行分析,探讨了环形超长结构温度应力的特点,验证了施加预应力以及采取合理施工方法等可以有效抑制温度裂缝的发展.     

上海浦东足球场整体模型分析与计算

上海浦东足球场整体结构由一层地下室结构、地上钢结构看台和大跨度钢结构屋盖三部分组成,地上看台结构采用钢框架+屈曲约束支撑体系,屋盖采用轮辐式张拉体系。屋盖和下部结构单独分析,不能体现上下结构之间的相互影响。为更可靠合理进行整体结构设计,采用了整体模型分析作为单体模型分析的重要且必要的补充。整体模型分析工作主要包括多遇地震、设防地震下的弹性分析,罕遇地震下的弹塑性时程分析,以及超长混凝土结构应力分析。结果表明：单体分析存在局限性,整体模型的足球场结构受力安全。     

中国人民革命军事博物馆展览大楼加固改造工程扩建建筑结构设计

中国人民革命军事博物馆展览大楼加固改造工程扩建建筑主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙体系,中央兵器大厅屋盖及环廊屋面采用钢结构。通过方案比选,确定了基础方案和结构体系;为确保结构地震作用下的安全性,进行了抗震性能分析设计,并采取专门措施,解决了大跨重载区域楼盖设计、钢结构屋盖设计、超长结构设计、贴近保留建筑的基础设计、地下室错层处理等关键问题。     

武夷山游客中心A区钢结构设计

本工程A区采用钢结构设计,在检票大厅采用大跨度管桁架组成屋盖体系。本文详细介绍了该结构的结构体系及设计难点,通过专业结构设计软件分析了结构的静动力,并对温度作用以及结构设计中的一些关键问题进行了深入分析。对在结构设计中起重要影响的结构稳定性问题进行了全面的分析和研究。最后,对钢结构的节点形式进行探讨,并对关键节点进行有限元建模计算。     

西宁海湖体育中心体育场结构设计

西宁海湖体育中心由体育场、体育馆和游泳馆组成。其中体育场钢屋盖采用了悬臂三角管桁+单层折面空间网格杂交结构体系,下部看台采用了现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。介绍了钢屋盖的结构选型及布置、构件截面、关键节点的处理措施等结构设计基本情况。介绍了静力计算和稳定性分析内容,对比分析了钢屋盖单体模型与总体模型的差异,给出了解决超长混凝土结构裂缝和温度应力的技术措施。     

柳州市游泳馆结构设计

柳州市游泳馆屋盖跨度50.4 m且造型较为奇特,本文介绍其结构选型、风洞试验成果,采用ETABS、SAP2000对其进行结构分析,考虑温度作用对超长混凝土楼盖、钢结构屋盖的影响,并用特征值法分析平面桁架受压竖腹杆的平面外计算长度,确保结构的安全。     

梅河口体育场西看台钢屋盖结构设计

梅河口体育场主体结构采用钢筋混凝土框架结构,体育场东、西看台上部覆盖钢屋盖,其中东看台钢屋盖采用平面悬挑桁架结构,西看台钢屋盖采用立体管桁架拱结构。文章主要介绍了西看台钢屋盖结构设计,包括结构选型、荷载取值、结构动力特性分析、结构弹性设计分析、结构整体稳定分析等。