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静力性能影响因素分析

为了深入了解大开口车辐式索承网格结构的静力性能,借助弹塑性非线性全过程分析,分别对索杆体系预张力大小、撑杆高度、外边界环梁高差、环索平面形状、刚性网格矢高、刚性网格形式、刚性网格肋梁曲率及内环高差等影响因素进行分析。分析结果表明:索系预张力主要影响结构的初始形态;增加撑杆高度和刚性网格矢高都能有效地提高结构的刚度和承载力;合理选取边界环梁高差及环索平面形状,可以使得车辐式索杆体系的传力更高效,有效降低索的张力水平;带斜杆的刚性网格对结构刚度和承载力更有利;适当增加肋梁曲率,可提高结构承载力,增大刚性网格刚度;刚性网格内环高差对结构静力性能影响较小。     

体育场罩棚索桁架结构施工方法及监测

某体育场为空间索桁架结构,由刚性外压环梁、内环索、上径向索、下径向索、吊索、压杆和柱间交叉支撑组成。该工程索桁架共有38榀,其跨度大、悬挑长,榀数多,呈空间形态及整体的受力较为复杂。为减少施工搭设支架费用,缩短工期,根据工程特点设计了针对该工程的施工方法。利用ANSYS有限元软件分析得到支承结构在各个关键施工阶段的变形规律及受力特点,并用FBG传感器对结构施工张拉阶段预应力变化做实时检测,为施工过程提供依据。提出的施工方法及监测手段可为类似结构的施工提供参考。     

800m超大跨巨型斜拉下穿索承网格结构拉索布置及参数分析研究

对适用于800m超大跨度的巨型斜拉下穿索承网格结构的预应力系统进行了优化研究,提出并对比设置不同数量斜拉索的布置方案,得到较为合理的拉索布置方式.分析了下穿拉索方式对结构性能的影响,下穿拉索通过撑杆为中部结构提供弹性支承,使中部网格结构受力均匀.提出索承内拉环的改善方案,显著降低内拉环索力.采用逆迭代法对结构进行找形分析,获得合理的拉索初始预应力分布,有效控制结构初始态的位移.对不同的拉索初始预应力度进行对比分析,研究表明初始预应力降低会使结构刚度显著降低,但并不能降低拉索用量.最后对比分析了钢拉索和碳纤维增强复合材料拉索对结构性能的影响.     

无内环索支结构-索承式膜屋盖方案研究

在考虑覆膜效应基础上,对无内环支结构整体模型进行协同找形研究,同时给出了协同找形步骤,并论证了找形结果的正确性。最后,对结构进行了静力分析、参数化分析以及动力特性分析。结果表明:索承式膜屋盖具有抵抗外荷载的能力,但考虑膜面排水、褶皱以及单片膜面的面积,该类屋盖适用于中小型跨度结构;膜材自重、泊松比以及边索预应力对索承式膜屋盖影响较小,而膜材的弹性模量和初始预张力对膜屋盖的影响较大;结构的振型主要表现为上、下振动并伴随平面索桁架的局部扭转,因此对整体结构受力并无不利影响。     

月牙形非封闭空间索桁架结构预应力施工技术

乐清体育场挑蓬采用月牙形非封闭空间索桁架结构,由刚性外环梁柱、内环索、上径向索、下径向索、吊索和压杆构成,属于张力结构体系。本工程索桁架共38榀,各榀的悬挑长度和张拉力差异大,在中部索桁架的悬挑端部存在上、下径向索交叉和上、下环索分叉,其间布置了压杆。为减少施工支架搭设费用,采用发明专利技术"索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工方法",分3个施工阶段:低空无应力组装、空中斜向牵引提升和高空分级同步张拉。在施工全过程模拟分析中,由于存在刚体大位移和拉索大悬垂现象,因此采用发明专利技术"确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法"进行分析,确定全过程的结构位形和内力状况。     

浦江体育中心张弦罩棚结构分析与设计

介绍了浦江体育中心体育场预应力张弦罩棚(最大悬挑约30m)工程的基本概况、结构的平面布置、索桁架的结构形式以及整体经济性指标。对索桁架体系,分别进行了平面内的线性受力分析以及几何非线性分析,总结了多种荷载工况下的索桁架受力特性。对线性与非线性分析结果进行比对,发现此类结构为半刚性结构,应当采用几何非线性的分析方法。设计过程中确定了索桁架上下弦拉索初始张拉力的基本原则与技术要点;着重研究了支撑索桁架体系的外围混凝土柱的受力特点。单独推导了作为索桁架平面外支撑的环拱的等效轴压刚度的计算公式,以及确定环拱截面的设计方法。     

环肋型悬挑桁架在某体育场钢结构罩棚中的应用

某体育场结合建筑屋盖的连续造型,采用"环肋型悬挑桁架+外圈立体桁架约束环+端部钢拉杆+局部柱间V形支撑"的结构体系。该结构体系充分利用屋盖曲面的整体面内刚度,并在外圈设置一道立体桁架的约束环,以形成良好的整体刚度。其中,屋盖曲面的面内刚度由其各榀悬挑桁架上弦连续的交叉斜撑提供。屋盖钢结构体系仅通过铰接钢柱脚支承在2层混凝土楼盖上,与下部混凝土结构为相对独立受力体系,避免两者之间的不利影响。重点介绍这种结构体系的静力性能、非线性极限荷载分析及抗连续倒塌性能分析设计。     

环向悬臂索承网格结构预应力设计关键技术研究和应用

徐州市奥体中心体育场工程屋盖采用了新型杂交空间结构——环向悬臂索承网格结构,结构构造为开口形式,与弦支穹顶相似,径向钢梁变为悬臂构件,与周围结构通过销轴连接,这释放了悬臂构件端部弯矩,使钢拉索构件成为主要的受力构件,减小了悬挑梁的截面从而大大地减少用钢量。对本工程与预应力优化设计相关的关键技术进行了研究,包括钢拉索失效分析、预应力索夹节点的深化设计和抗滑移试验,并采用正搭法和倒拆法对预应力施工进行仿真分析等。结果表明,环向悬臂索承网格结构适用于超大型的体育场及其他公共建筑。     

内压力环索承网格结构环索提升分析

索承网格结构包括外环、上部网格、径向索、环索和撑杆。环索提升是重要施工步骤之一,现场施工前须分析确定其3个关键问题:环索在地面看台上的铺展位形、在空中与V形撑外肢底端连接的位形、撤除提升工装索后环索与V形撑外肢平衡位形。由于未张拉的环索呈大悬垂状态,上述3个位形与设计位形差异大,且考虑因素不同于常规刚性结构提升。以上海浦东足球场挑篷结构为工程背景,基于非线性动力有限元找形法及各阶段位形控制目标,提出环索提升分析方法,确定其3个关键状态的施工参数。分析结果表明:①提升过程中的环索位形与设计状态差异大;②环索铺展时向场内偏移;③连接V形撑外肢和提升索卸载时,环索存在明显的空间双向偏移,即各环索段在平面上分别向场内和场外偏离,在标高上分别高于和低于设计标高。     

徐州奥体中心体育场环向悬臂索承网格预应力施工关键技术

徐州市奥体中心体育场工程屋盖雨篷采用了一种新的结构形式——环向悬臂索承网格结构。对徐州市奥体中心体育场屋盖预应力施工的关键技术进行了研究,主要内容包括预应力施工仿真分析、预应力拉索的安装、预应力施加方法等。通过本文的研究分析将形成一套环向悬臂索承网格结构体系的施工关键技术,该结构体系适用于超大型的体育场及其他公共建筑。     

新浦江镇120-L号地块结构设计与分析

本工程南入口处有一处大悬挑空间,最大柱间跨度为16.8 m,最大悬挑长度达到9.3 m,其主体结构为型钢混凝土框架柱、钢框架梁、钢斜撑与钢桁架相结合的复杂空间受力体系.介绍了钢桁架悬吊体系的设计思路并分析了该结构的动力特性和受力特点.     

大连梭鱼湾专业足球场结构设计综述

大连梭鱼湾专业足球场属于复杂多结构体系,主要由混凝土框架结构、屋顶罩棚索桁架结构、屋盖膜结构,外幕墙钢结构、索结构和膜结构组成。罩棚为索桁架结构,支承于钢压环上,钢压环支承于56根直钢柱上,钢柱柱底、柱顶均铰接,局部设置柱间人字支撑。索桁架内侧设置索拉环,拉环内侧设置钢挑棚。罩棚上弦采用斜交索网,下弦采用径向拉索,上下弦索在平面交点处设置竖向钢撑杆。屋盖膜结构采用张拉膜结构体系。外幕墙采用钢桁架结构,环形坡道之间设置钢索加ETFE膜的幕墙。工程采用结构性能化设计,控制结构变形及承载力,并提出相应设计方案、设计原则、实现建筑效果并保证结构受力合理。     

南京体育学院自行车赛场

南京自行车赛场是十运会赛场之一，膜结构屋盖投影面积约8000m^2，由内外各一道椭圆形空间簧桁架环、16榀径向管桁架、16对拉压杆（16根内立柱、16根外拉杆）、4对柱间支撑以及16个吊顶锥形膜单元组成空间受力体系。外环长轴为131．4m，短轴111．7m；内环长轴为88．28m，短轴36．73m。外环标高19．7m、内外椭圆形环高差、7．3m，形成类似椭球形的空间受力体系。     

索塔斜拉悬挑管桁架结构新技术研究

河南中牟的国家农业公园领头雁项目为独特的景观造型类建筑,由49只张拉膜结构和索塔斜拉悬挑管桁架结构组成。基础采用桩基和大型承台作为刚性嵌固端,上部结构由四肢格构式主塔、倒三角悬挑管桁架、横向稳定支撑桁架、建筑索体和张拉膜结构组成整体空间稳定体系。主要介绍了索塔斜拉悬挑管桁架结构的概念设计与构造措施,对设计阶段和施工阶段的预应力钢结构受力全过程进行了仿真模拟,分析了结构受力与变形之间的协调关系。提出了索塔斜拉悬挑管桁架结构施工新技术,基于物联网建筑结构全寿命健康监测系统对该结构进行了现场监测,确保了预应力和膜结构张拉过程的准确性,研究成果将为国内类似工程提供参考依据。     

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。     

某U形悬挑结构设计与分析

本工程屋顶层东侧整层挑出,悬挑长度16.80m,并在悬挑端南北向封闭形成U形悬空办公空间.悬挑结构采用钢桁架方案,并通过多方案比选确定满足建筑要求、结构安全及经济合理的桁架形式.详细介绍了悬挑结构承载力、变形、抗连续倒塌、楼盖舒适度、楼板应力及复杂节点等专项分析.结果表明:悬挑桁架向主体结构内部延伸一跨、支撑桁架的框架...     

南通游泳馆结构设计及其关键问题的研究

南通游泳馆采用了弧形小矢跨比空间桁架与大悬挑钢柱共同作用的受力体系，体系新颖，外形优美，受力明确，性能优良。文章介绍了该工程屋盖铜结构的设计并重点对该工程的动力特性、大悬挑钢柱受力性能以及可滑移支座选型要求等问题进行了探讨。     

郑州奥体中心体育场屋盖结构施工安全监测

以郑州奥体中心体育场屋盖为例,对该空间网架结构施工过程进行监测。通过施工过程及有限元结果分析,制定针对三角桁架及索承网格结构等重点部位监测方案。由三角桁架提升、焊接、卸载各阶段的监测结果得出,结构处于安全状态。索承网格结构预张拉应力监测结果显示在分批次分阶段张拉过程中,应力与张拉强度呈线性关系。     

深圳工商银行大厦裙楼悬挑桁架分析与设计

深圳工商银行大厦的裙楼三面悬挑,其中南面悬挑尺寸为11.35m,依靠六榀单层悬挑桁架来承受悬挑荷载。悬挑桁架的斜腹杆呈V形且未往跨内延伸,这给结构工程师带来很大的挑战。深入研究V形腹杆悬挑桁架的传力模式,并提出悬挑部位的相应设计方法。通过抗连续倒塌分析、施工过程验算及节点有限元模拟等验证悬挑部位结构的承载能力;楼盖舒适度分析结果表明,悬挑部位设计能满足办公建筑舒适度要求;悬挑桁架的极限承载力分析结果也表明其承受竖向荷载能力有较高的冗余度。