石家庄国际展览中心双向悬索结构参数化设计

石家庄国际展览中心采用双向悬索结构,结构建模及分析过程中,存在大量的找形及优化过程。为提高工作效率,项目在找形、建模、分析、优化、数据处理等设计过程各环节均采用了参数化技术。通过研发增量式更新和派生式建模技术,避免了项目调整时结构工作不得不重新开始的情况,同时也加快了相似单体的创建速度。参数化技术的研发和应用使项目设计效率发生了根本性的变化。借助于参数化技术平台,设计师得以集中精力于结构的方案比较与优化工作,从而提高了设计质量。本项目的参数化应用说明在高复杂度结构设计中,参数化技术相对于传统设计方式优势巨大。     

悬索结构找形和静力分析的有限单元法

悬索结构作为一种整体张拉的柔性结构体系,初始几何形状直接决定了结构的力学性能,悬索结构的初始形状不能随意选择,必须为其确定一个满足边界条件和预应力大小及分布的初始平衡形态,这个确定初始平衡形态的过程就是悬索结构的找形分析。非线性有限元法对于几何大变形的柔性结构体系来说,是一种非常有效的求解方法。     

风荷载作用下某气象塔悬索结构有限元分析

悬索结构作为一种柔性受拉结构,在工程中有着广泛的应用。单根悬索在外荷载作用下的受力性能较为简单,但是当大量大跨度悬索相互联结组成群索体系时,对其位移和内力的预测则是一个相当复杂的问题。以某气象塔工程为例,运用有限元分析软件ANSYS,对双向正交悬索组成的群索结构进行找形分析,并计算其在风荷载作用下的位移和应力,分析其位移和应力的变化规律,计算结果较为精确,且与实际符合较好。     

双向多跨连续索桁架-索网结构静力分析

天津一汽成品车停放场悬索工程是双向多跨连续轴线柱间以劲性索桁架为柔性边界的新型索网结构,该结构双向索桁架正交形成矩形网格,每个矩形网格内为鞍形索网结构.介绍了索桁架-索网结构找形过程和对拉索预应力取值原则的探讨,并应用ANSYS对结构进行了考虑非线性静力分析和极限承载力计算.结果表明,索桁架作为结构的柱间连接,有足够的刚度承担竖向荷载以保证其结构的稳定,索桁架和鞍形索网能够很好地协同工作,结构具有较高安全性能.     

石家庄国际展览中心结构设计分析

石家庄国际展览中心采用了大跨度双向悬索结构,这在国内尚属首次。对于这种新型结构形式,结构分析面临众多难点和不确定性。从结构体系分析入手介绍了该结构的主要分析过程,重点对施工张拉、关键构件角色设定以及构件间的相互关系进行了探讨,对影响分析效率及准确性的一些技术问题一并进行了论述。在此基础上对结构体系、找形、刚度分配、张拉方案、稳定性、施工过程、计算方法、节点设计等多个技术层面提出了一整套行之有效的解决方案或应对措施。项目实践结果证明了这些技术路线的实用性和高效性。     

金沙遗址采光屋顶预应力悬索结构设计与施工

金沙遗址采光屋顶采用预应力悬索结构,结构形式新颖。基于ANSYS 10.0对该结构进行了结构设计及找形分析,确定了悬索结构的结构选型和构件截面及要施加的预应力值。在此基础上,对结构施工阶段和正常使用阶段的全过程受力性能进行了研究分析,并结合现场实测结果,分析了预应力张拉完成及玻璃安装完成后两种状态下的钢索索力差异,并提出了此类结构的设计方法和施工方法,可供类似工程参考。     

改进力密度法在悬索结构找形中的应用

结合工程需要对普通力密度法进行了改进,给出了在给定控制条件下悬索结构的力密度找形迭代公式和迭代策略,形式简单明了。通过对若干典型工程算例的找形计算表明,改进的算法具有收敛精度高,计算能力强,适用范围广等优点,是一种很好的悬索结构成形算法。     

双层双向自锚式悬索结构关键施工技术

石家庄国际展览中心是全球最大的悬索结构展厅,主承重结构最大跨度105 m,次承重结构最大跨度108 m,具有创造性双向悬索结构和全无柱设计方案,大跨度悬索结构新颖复杂,安装难度大,项目采用先进的施工工艺及方案,为项目顺利完工奠定了坚实基础,故对双层双向自锚式悬索结构关键施工技术进行研究,以期为其他类似工程施工提供经验和借鉴。     

某展览中心屋盖钢板带结构找形分析

国内某展览中心屋盖采用单层单向悬索结构,其中悬索用钢板带代替;定长悬索通过压重后变形而获得初始预应力。先通过单索抛物线理论确定符合建筑使用功能和美观效果的初始态以及相应屋面压重;然后结合施工方案,以初始态为基础,通过不断调整预起拱值的大小反推假定的零状态,进行施工全过程正分析,直到压重下悬索的变形位置达到建筑控制位置为止。结果表明,确定悬索零始态的关键在于边桁架张拉的水平距离和悬索的初始长度;通过试算确定的零状态模型,变形后悬索位置与建筑控制几何位置之间的差距满足预先设定的不大于10mm的要求;所采用的找形分析计算方法不仅能得到零状态以便施工放样,同时还可得到杆件相应初始内力,为分析屋盖结构承受其他外荷载提供条件。此外,还比较了典型节点的位置、典型构件的轴拉力随施工过程的变化规律。     

石家庄国际展览中心展厅结构设计

石家庄国际展览中心展厅采用纵向索通过受压竖杆支撑横向索的双向悬索结构体系,主承重方向为主索及受压竖杆,次承重方向为索桁架,双向均为平面柔性结构,两者相互垂直布置互为面外支撑。通过施工阶段模拟分析,考虑几何非线性建立施工完成态模型,再针对其进行静载、风、温度、地震等工况及组合工况下结构性能进行分析;对结构体系中关键受压构件,如自锚杆、A形柱等进行了稳定性分析;通过设置上下弦杆及屋面边桁架,提高了结构抗连续倒塌能力。     

某复杂文化场馆结构设计

某复杂文化场馆平面呈L形,主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构形式,局部大空间为36m跨双向钢桁结构,在设计过程中使用两种结构计算程序对其进行分析。重点介绍了穿层柱、错层柱及楼板局部不连续的计算及构造措施,为复杂场馆的设计提供参考。     

后成形网壳结构的找形方法

后成形网壳结构节点构造简单,且能实现复杂的曲面造型,但因找形困难一直制约其在实际工程中的广泛应用。为解决后成形网壳结构找形困难这一棘手问题,基于已有的后成形网壳结构的找形方法,本文提出了一种新的找形方法,且通过具体的类扁球后成形网壳的找形,验证了本文找形方法的合理性,同时给出了不同时刻的找形形态,为同类工程的找形提供参考。     

深圳欢乐谷中心剧场膜结构穹顶

本介绍了深圳欢乐谷中心剧场膜结构穹顶的设计计算过程,包括张拉膜 找形分析、荷载分析、裁剪分析、关键节点的构造措施、施工安装过程及预和的施加方法,可为将来类似工程结构提供一些可以借鉴的数据资料。     

劲性悬索结构设计关键技术研究

劲性悬索结构主要由劲性索及索力支撑系统组成,兼具柔索和普通钢结构的优点,可自平衡也可外力平衡。介绍了劲性悬索结构应用现状、在不同荷载作用下的力学性能、设计关键点以及劲性悬索的主要节点构造,并通过一个具体的工程实例介绍劲性悬索结构在大跨度屋盖中的应用及设计方法。该工程实例屋盖结构中四榀大跨度H型钢劲性索、两道卧梁以及两榀钢筋混凝土框架结构形成自平衡体系,劲性悬索承担屋盖重力荷载下产生的拉力,而卧梁及混凝土框架则将劲性索对支座产生的拉力进行平衡。通过有限元分析、简化计算、解析计算三种方法对H型钢劲性索承载力进行计算,并进行了施工过程模拟分析,结合分析结果指导施工。提出的劲性悬索结构的设计关键点以及相关计算及分析方法可为劲性悬索结构在其他实际工程的应用提供参考。     

向心关节索杆体系弦支穹顶张拉模拟分析

将向心关节索杆体系应用于弦支穹顶结构中,改变以往张拉环向索通过环向拉索滑动传递预应力的方式,利用撑杆的转动位移建立预应力,避免环索与节点摩擦出现预应力损失的问题。以东亚运动会团泊自行车馆弦支穹顶张拉分析为例,采用有限元分析软件ANSYS进行施工放样态正分析找形和反分析找形,得到了结构张拉前的放样态。结果表明,反分析找形对于该类索杆体系放样态找形更加有利。经反分析找形,最终采用混合张拉方式,即先预紧径向拉杆,再张拉环向索。对张拉过程进行了全程模拟,得到张拉过程中张拉力及网壳位移控制值,获得设计预应力态。     

江苏溧水体育馆钢屋盖结构设计

以江苏溧水体育馆上部钢屋盖为研究对象,采用MIDAS模型对钢结构模型进行振型分析、刚度及强度设计等,同时采用ANSYS软件对单榀张弦梁的找形过程进行研究,分析两种找形方法的异同。结果表明,该结构的振动频率密集,刚度及质量分布均匀,抗震性能良好。该结构的张弦梁找形分析中几何非线性的影响较小,并可忽略预应力拉索拉力大小对结构刚度的影响。     

北京融科资讯中心C座全玻璃大堂的分析和安装

北京融科资讯中心C座大堂是一座由柔性索网结构支承的全玻璃结构,整个结构由四根悬索支承。在大堂的施工过程中,先安装并张拉四根主悬索,然后安装立面拉索,最后安装屋顶及立面玻璃。采用有限元方法模拟分析了施工过程中索的内力变化情况。分析结果表明,在张拉过程中要严格监控索的内力和位置,保证张拉出预期的结构外形和刚度。     

垂直对数周期天线结构风载荷作用下的静力分析北大核心CSCD

针对线天线结构的几何非线性特点,详细介绍了采用力矩平衡法对索结构进行找形的原理,并在找形的基础上对线天线进行了风荷分析.以垂直对数周期天线为研究对象,运用力矩平衡原理,通过自编程序对该结构进行了找形,并采用有限元分析软件ANSYS对该类天线进行了风载荷作用下的静力分析.通过对理论方法和ANSYS软件找形结果的比较,表明基于ANSYS软件对垂直对数周期天线结构找形是可行性,亦表明ANSYS能够对该类型的线天线进行风荷仿真分析.最后,通过算例的计算结果验证了文中的分析模型及计算方法的合理性和有效性,表明利用ANSYS软件能够对线天线结构进行找形分析与风荷静力学响应分析.     

扬州跳水游泳馆钢屋盖双向索桁架设计

扬州跳水游泳馆下部为3层钢筋混凝土框架结构,上部为钢结构屋面,钢结构屋面东西向长135.5m,南北向长71.7m,为大跨度承重杂交空间结构体系,主要包含正交平面桁架,单层网壳,正交双向索桁架3种空间结构形式.本文重点介绍了该工程中正交双向索桁架的结构布置方案及受力特点,详细给出了双向索桁架的找形分析,各种组合工况下非线性荷载态分析的过程及计算结果,并对两种软件的计算结果进行了分析.文章最后介绍了本工程中采用的大型索结构施工模拟分析方法,详细给出了桁架及网壳安装完成并拆撑、双向索桁架从高空引线就位到膜材安装完成每个施工步骤中结构的内力和位移状态,得到一些有价值的结论,供类似的工程设计参考.     

斜拉型悬索结构形式与受力特性研究

将索桁架和斜拉结构进行组合,构造一种新型索结构体系,即斜拉型悬索结构。张拉背索对结构施加预应力,通过找力和找形得到了结构的初始预应力态,在此基础上进行了结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力、动力特性研究及参数分析,并对该新型索结构体系进行了风振响应计算。研究表明：结构静力荷载 位移关系呈非线性双折线,结构刚度的转折点对应于稳定索边段的退拉松弛;结构的低阶振型表现为桅杆的水平振动叠加屋盖的竖向振动,高阶振型中桅杆水平方向参与很少;增大背索截面面积可有效提高结构刚度和自振频率,稳定索、斜拉索面积对自振频率影响不大;背索预应力值对结构的静力特性影响是线性的,在所有索段具有拉应力时,预应力值对结构动力特性基本无影响,若索出现松弛则结构刚度急剧退化,自振频率陡降;桅杆高度增大,结构刚度下降,桅杆高度对结构的低阶振型和频率影响较大;矢跨比对屋盖竖向对称振动的第2振型有影响,而对反对称的第1振型基本无影响;斜拉型悬索结构的风振系数介于1~2之间。