第七届世界军运会主赛场车辐式索承网格钢结构屋盖设计

以第七届世界军运会主赛场钢结构屋盖为例,对车辐式索承网格钢结构屋盖进行初始预应力状态分析、静力弹性分析、施工模拟分析和结构稳定性分析。采用MIDAS Gen软件建立结构模型,分析车辐式索承网格钢结构屋盖在规范规定的荷载单工况和组合工况下的内力和变形,并对比各工况下车辐式索承网格钢结构屋盖相对于初始预应力状态下的内力变化情况,对索张拉施工全过程进行模拟分析,对结构模型模态进行分析。结果表明,车辐式索承网格钢结构屋盖在各工况下的验算结果均满足规范要求,初始预应力状态分析与施工模拟分析的构件内力和变形基本吻合,施工模拟全过程分析的构件内力均小于静力弹性分析,稳定性分析结果表明结构具有足够的安全储备。     

沭阳体育场看台顶棚结构设计

沭阳体育场建筑造型优美,下部主体为钢筋混凝土结构,看台顶棚屋盖为钢结构,顶棚屋盖采用空间桁架结构体系,主桁架最大悬挑21.88m。针对其悬挑大、形状不规则的特点,文章详细阐述其结构布置,并利用有限元软件对屋盖结构进行受力、变形、模态和屈曲分析,探讨上下部结构协同工作对屋盖抗震性能的影响。     

大开口车辐式索承网格结构构建及其受力机制和找形研究

提出了大开口车辐式索承网格结构，其适用于体育场、足球场等大跨空间屋盖结构体系。介绍了该结构的型体构成和基本受力原理，并对结构的受力机制进行探讨。该结构由刚性网格、索杆体系、内环带桁架及内环悬挑网格组成，其中张拉索杆为刚性网格提供竖向支撑，刚性网格起到压环作用，结构在水平面内为一自平衡体系；内环带桁架将径向索承结构联系在一起，增加结构的空间整体性，提高了结构的刚度和承载力；内环悬挑网格增加刚性网格压环宽度，进一步提高了结构的承载力。分析了现有找形方法存在的问题，提出了适用于该结构体系，并可保持撑杆竖直、控制撑杆高度的找形方法，并编制计算程序，通过算例验证了该找形方法的有效性。     

大开口车辐式索承网格结构构建及其受力机制和找形研究

提出了大开口车辐式索承网格结构,其适用于体育场、足球场等大跨空间屋盖结构体系。介绍了该结构的型体构成和基本受力原理,并对结构的受力机制进行探讨。该结构由刚性网格、索杆体系、内环带桁架及内环悬挑网格组成,其中张拉索杆为刚性网格提供竖向支撑,刚性网格起到压环作用,结构在水平面内为一自平衡体系;内环带桁架将径向索承结构联系在一起,增加结构的空间整体性,提高了结构的刚度和承载力;内环悬挑网格增加刚性网格压环宽度,进一步提高了结构的承载力。分析了现有找形方法存在的问题,提出了适用于该结构体系,并可保持撑杆竖直、控制撑杆高度的找形方法,并编制计算程序,通过算例验证了该找形方法的有效性。     

武汉东西湖体育中心体育场车辐式索承网格结构施工技术

武汉东西湖体育中心体育场钢屋盖设计为车辐式索承网格结构,最大悬挑跨度48. 2m。分析工程重点、难点,在对施工方案进行有限元模拟和充分论证的基础上,研究并应用多项关键施工技术。详细介绍索网整体组合提升、斜撑早装、拉索张拉等施工技术。通过全过程施工模拟,验证整个屋盖结构施工方案安全可靠,结构最终符合设计和规范要求。     

椭圆形大悬挑索承网格屋盖结构的整体同步张拉成型过程研究

徐州市奥体中心体育场屋盖空间曲面钢结构挑篷造型独特,悬挑达40m。整个屋盖结构的成型完全靠张拉预应力拉索来实现,具有拉索张拉力大、数目多、相互影响大、卸载后结构变形大的特点。结合徐州体育场项目建立计算模型,分析了椭圆形大开口索承网格结构的静力性能,模拟了整个屋盖体系的建造过程,得出了预应力拉索张拉过程中索力变化和结构变形的规律。结果表明:从预应力施加对结构系统最终影响的角度看,整体同步张拉径向索的成型方案切实可行,有效地指导了施工中预应力张拉的实时监测和施工调整控制。     

贵阳某球场罩篷结构设计方案比选

介绍了贵阳某球场钢结构罩篷受力体系的比选过程,考虑内外场的建筑美观性、结构材料费用和施工措施、施工工期等,详细分析了各种结构体系的优势和劣势。基于选定的悬臂桁架结构方案,通过分析和比对各种结构方案,结果表明立体悬臂桁架的稳定性更好,对环向构件的数量需求小,便于施工。在罩篷的对比分析过程中,创新性提出了适用于大跨悬挑屋盖结构的单环索承悬臂结构和双级环索车辐式弦支网壳结构,可有效减小屋盖结构厚度和材料用量;当屋盖厚度相同时,双级环索车辐式弦支网壳结构抵抗竖向荷载的效率比单环索承悬臂结构高约30%。由于拉索单价高于型钢,施工难度也更大,采用拉索比例越高,钢结构罩篷的经济性能越差。     

天津海河教育园区体育中心体育馆及公共实训中心钢结构屋盖设计

天津海河教育园区体育中心体育馆及公共实训中心的屋盖采用空间异形钢网架结构。考虑下部结构分缝情况,将钢结构屋盖分为8个部分,网架1与网架2通过搭接桁架连接在一起,最大跨度约为80m,最大悬挑约为27m;网架3的跨度约为27m,网架4的跨度约为25.2m。对钢结构屋盖的荷载取值、结构布置、设计参数选取、节点分析与设计、支座设计进行了总结和讨论,可为类似工程提供参考。     

某体育场钢结构屋盖稳定及静力弹塑性性能分析

某体育场屋盖采用主次梁桁架形式,其平面投影是内侧为椭圆、外侧为正圆的开口环状.屋盖内环采用拉索悬挂,外环支撑于看台立柱上.主要分析屋盖自身的稳定性及竖向力作用下的静力弹塑性性能,判断各主要杆件的屈曲顺序及罕遇地震作用下塑性铰分布发展状态.分析结果表明,早期屈曲失稳及早期塑性铰分布均发生在屋盖内外环向次要构件上,这种主次桁架形式的屋盖不同于网架或网壳体系的屋盖,其自身的整体稳定性及抗震性能较好.     

宁夏吴忠黄河文化体育会展中心屋盖结构设计

宁夏吴忠黄河文化体育会展中心建筑功能含三大部分:体育场、体育馆和会展中心,总建筑面积约11万m~2。其中体育场钢结构挑篷为一直径234m的圆形,采用悬挑式钢桁架结构体系,最大悬挑跨度31m;体育馆与会展中心共同组成体育会展馆,其屋面钢结构罩棚按建筑功能分为五大部分,分别采用双向或单向钢桁架结构体系,其中体育馆最大跨度达92m。本文分体育场和体育会展馆两大部分,分别介绍了其屋盖钢结构体系及其受力特点,结构计算分析结果及基础设计情况。本项目屋盖结构受力合理明确,结构性能及各项指标满足要求,结构达到了安全、经济的目标。项目已于2018年投入使用。     

巨型钢框架-拉索支撑体系的Pushover分析

为研究新型结构巨型钢框架-拉索支撑体系的破坏模式及其抗震性能,分别采用倒三角形和均布荷载两种水平荷载加载方式,进行Pushover推覆分析。研究表明:在达到水平极限状态时,倒三角形加载模式比均匀分布加载模式出现破坏层数相对高一些,两种水平荷载加载方式的破坏模式基本一致。构件破坏先后顺序为柱肢间支撑、巨型梁腹杆、楼层梁、巨型梁弦杆、柱肢。拉索退出工作的时间越早,则同一层中另一侧拉索拉力增加的速度越快。8度多遇地震作用下,结构处于弹性状态;8度罕遇地震下,结构部分构件进入塑性状态;层间位移均满足抗震规范要求。     

大跨度体育馆空间钢管结构的设计与分析

保定长城体育馆看台为钢框架结构,屋面采用正放三角形钢管桁架结构,弦杆和腹杆均为无缝钢管。采用ANSYS软件,对结构在各主要荷载组合工况下的结构受力进行了分析,结果表明,结构受力合理,构件强度满足要求。分析了结构的整体稳定性和动力特性,计算结果表明,恒载和最不利活荷载组合为结构的最不利工况,结构在此工况下的强度和整体稳定性均满足要求。     

飓风作用下某大跨体育馆屋盖的结构选型分析

菲律宾某地最大设计风速达到215 km/h,风力17级,属于飓风,因此大跨屋盖的结构设计异常困难。该地的某大跨体育馆的下层屋盖为游泳馆屋盖,并作为上层屋盖的支承点和看台;上层屋盖为大跨度空间钢桁架结构,屋盖东西长为130.0 m,南北宽为31.0 m。考虑屋盖跨度大、整体结构超长的特点,上层屋盖采用平面管桁架形式,下侧游泳馆屋面及看台采用空间三角管桁架结构。基于屋盖结构方案的可行性比选,选取普通框架管桁架结构、斜拉空间桁架、斜拉空间桁架加配重3种方案,进行结构整体建模的非线性分析,比较整体结构的挠度、构件规格、结构用材以及可施工性。分析认为,结构方案3具有较好的经济性和结构性能,比较适用于考虑飓风作用下大跨空间结构的结构形式。     

新疆体育场环形斜拉结构研究

新疆体育场罩棚跨度64m,呈飞碟形,采用环形斜拉结构体系。结构的弦杆选用矩形钢管,腹杆选用圆钢管,节点为相贯焊节点。结合具体的结构设计,详细介绍了罩棚的结构体系,根据结构特点,优化传力途经,使结构下弦内力峰值降低67%;在保证结构整体性的前提下,对环向杆件与主桁架连接以及内环连接形式进行优化,也降低了杆件应力。研究了结构变形和钢索内力的特点,表明结构具有比较明显的空间作用;介绍了结构的动力特性和预应力对结构变形的影响。     

承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构抗震性能研究

为了深入探索承载开闭钢屋盖的预应力混凝土看台结构的抗震性能,针对上海旗忠森林体育城网球中心开闭钢屋盖与预应力混凝土看台组成的结构体系,继振动台模型试验后,采用弹塑性有限元分析,对比研究了主振型为扭转的结构体系的反应特点、屋盖闭合与开启状态对预应力结构抗震性能的影响、闭环式倒锥台空间框架结构体系的弹塑性地震反应规律和破坏模式。研究发现:屋盖的不同状态影响结构的振动特性和地震反应;以扭转为主振型的闭环式看台结构在水平地震作用下的响应模式为平动形式;预应力看台结构罕遇地震后的整体性能良好;闭环式倒锥台空间框架构形限制了大震下结构的侧移,相对于平行式框架,能提高对重力荷载的抗倒塌能力。本研究增进了对有开闭屋盖的结构体系及闭环式框架结构体系的抗震性能认识,有助于这类结构的设计。     

单坡大跨度钢屋架考虑空间作用内力分析

结合抚顺特钢大棒材连轧生产线技术改造工程中的大跨度钢屋架设计,利用结构设计软件SAP2000建立有限元模型,对单榀钢屋架和考虑空间模型钢屋架的内力进行分析。计算结果表明,在相同荷载作用下,钢屋架按空间建模考虑空间作用进行内力分析时,其上弦杆和部分直腹杆的内力值有所减小,钢屋架设计用总钢量降低8.8%左右。分析结果可为同类型工程应用提供参考。     

冷弯薄壁型钢屋架受力性能及杆件计算长度研究

为研究低层冷弯薄壁型钢结构屋架的受力性能,对两个不同构造形式的屋架足尺试件进行了受弯性能试验研究,考察了冷弯薄壁型钢结构屋架的工作原理和破坏模式。试验结果表明：钢桁架的破坏主要是支座处节点连接的破坏,而杆件没有发生屈曲,不属于强度破坏。采用非线性有限元分析方法对钢结构屋架进行了变参数分析,结果表明：钢材强度、截面形式以及钢材厚度对桁架承载力都有较大的影响。采用柱挠度曲线(CDC)法分析了节点连接半刚性对冷弯薄壁型钢桁架压杆计算长度的影响,研究表明,冷弯薄壁型钢桁架压杆半刚性连接的计算长度与节点转动刚度和构件自身刚度有关,建议受压弦杆、端斜腹杆以及端竖腹杆平面内计算长度系数取为1.0,受压腹杆平面内计算长度系数取为0.9。     

轻快稳省的索式钢屋架

介绍一种由索桥结构推理导出只有直腹杆，下弦拉杆为曲线状的轻钢屋架，这种屋架的屋盖设计，具有轻、快、稳、省的建筑效果。     

大跨度煤场封闭结构预应力体系研究

针对顶部曲线较平缓的大跨度拱形钢结构,通过设置可抵抗拱方向荷载的张弦索和可抵抗反拱方向风吸力的斜索,形成了预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系,同时改善了拱形结构体系在不同方向荷载作用下的受力性能。采用有限元分析与实际工程设计相结合方式,以西来峰煤化工分公司焦化厂二期储煤场封闭项目为例,对非预应力钢桁架结构体系、预应力张弦钢桁架结构体系、预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系方案进行了体系选型研究。对上述3种结构体系的支座反力、主拱桁架弦杆轴力、结构竖向变形等方面进行对比分析,证明了张弦索-斜索钢桁架结构体系的优越性,同时针对预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系进行了布索方案分析,分析改变张弦索和斜索锚固端位置对结构弦杆受力及变形的影响,得出了张弦索布索范围覆盖拱架上弦受压区、锚固端位置接近拱架曲率最大处时,斜索上锚固端在拱架跨度的35%~40%位置时,对结构最有利;另外对张弦索、斜索的初拉力取值进行了方案比选,得到了拉索初拉力取值对结构杆件内力的影响规律,确定了张弦索、斜索初拉力取值均为1000kN较为合理。