重庆巴南新建体育馆大跨度钢屋盖及悬挂看台结构设计

重庆市巴南区新建体育馆钢桁架屋盖跨度为109.2m×126.0m,在大跨钢屋盖下方设置悬挂观众看台属国内首创。对屋盖双向正交钢桁架布置方案和四个圆角部位为径环向钢桁架、其他部位为双向正交布置的钢桁架布置方案进行了经济性对比,最终确定采用后者,并分析了典型钢桁架节点应力。对悬挂看台结构体系、传力途径及构件设计进行了介绍,并重点针对多种人员激励下悬挂看台的竖向振动峰值加速度进行仿真分析,结果表明,悬挂看台具有较好的舒适度水平。     

赤峰市体育中心体育馆结构设计

赤峰市体育中心体育馆是一座设有8千个坐席的综合性体育馆。体育馆的主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖的最大跨度为103.2m,采用大跨度钢网架结构。体育馆内设有24.9m×45m的大空间训练厅,训练厅的顶板作为小球训练厅楼板,楼盖采用跨度为24.9m和27m跨的大跨度预应力钢筋混凝土梁。大跨度楼板结构的竖向刚度弱,在人群荷载激励下容易产生较大的动力响应,引起人群的不舒适感。根据使用功能对小球训练厅楼板进行舒适度分析,保证楼盖结构满足舒适度要求。由于体育中心建筑形体复杂,对整体建筑进行了风洞试验,确保可靠的设计风荷载。通过针对性的分析,项目投入使用多年,结构运行良好,满足实际使用需求。     

某体育馆看台的TMD减振分析与设计

体育馆作为人群相对集中的大空间公共建筑,应该确保结构在人行激励下不发生过大的竖向振动,确保其正常使用功能。以某体育馆实际工程项目为研究对象,考虑起立、音乐节拍运动、跳跃、行走等人致荷载工况,对比分析了体育馆看台在相同人致荷载激励下设置TMD减振系统前后的振动响应。结果表明,加设TMD减振系统后,体育馆看台竖向振动舒适度有一定程度的改善。该体育馆看台结构TMD减振系统的应用可为以后类似工程的振动舒适度设计提供参考建议。     

大跨度钢桁架屋盖下悬吊结构楼层舒适度研究

大跨度钢桁架屋盖的竖向自振频率一般较低,在其下悬吊部分楼层,将导致较大的人行激励反应,不能满足建筑舒适度的要求。从一个实际工程案例出发,研究了大跨度悬吊钢结构楼盖舒适度的三个问题:舒适度标准、人致荷载的定义、TMD解决方案。选取了ISO 2631-2舒适度标准和工程上简化的人致荷载定义,考虑多种荷载工况下结构采用TMD减振前后的加速度反应。分析结果表明,TMD方案能够使结构在人致荷载下的振动大幅度减小,并满足舒适度要求。同时通过竖向地震时程分析,表明TMD系统对竖向地震具有减震作用。     

大跨度钢-混凝土组合人行天桥舒适度分析

采用调整结构自振频率和限制加速度响应相结合的方法,对惠州市大亚湾大跨度钢-混凝土组合人行天桥进行了人行舒适度分析。基于通用有限元程序MSC-MARC二次开发的子程序,建立组合人行天桥的纤维模型。利用FORCDT子程序描述随时间和空间变化荷载的功能,模拟了不同人行激励工况,按照各国规范中验算人致振动响应的方法,对人行天桥舒适度进行综合评估。通过加速度时程计算,对比分析阻尼比、积分步长、结构质量、人行荷载模式以及桥梁支座处弹簧节点构造等因素对结构动力响应的影响。分析结果表明：该钢-混凝土组合大跨人行桥能够满足各规范对人行舒适度的检验要求,同时在桥梁支座处设置弹簧连接,可使结构加速度响应降低14%,支座反力减小54%,可有效控制结构的人致竖向振动响应。     

喀什体育馆钢结构设计

新疆喀什体育馆A区的钢结构屋盖平面呈马鞍形,长轴为105.571 m,短轴为89.768 m,周边支承在32根型钢混凝土柱顶。钢桁架与型钢混凝土柱通过弹性球形钢支座连接,与型钢混凝土柱相互约束,共同承担竖向荷载,抵抗水平荷载作用。介绍了钢屋盖的结构特点和设计参数,分析了钢结构设计中温度作用对结构的影响,钢结构和主体结构的整体模态分析,并从主要杆件的应力比、钢屋盖的竖向位移和支座的设置等多方面验证钢结构屋盖的安全、可靠。     

大跨屋盖结构隔震分析研究

以某体育馆为工程背景,研究了隔震技术在大跨度屋盖结构中的应用,同时对该隔震结构进行了多点激励下的地震响应研究,讨论了空间非一致激励情况,用模拟的地震波对结构进行了分析.结果表明,采用隔震技术可以减少结构的地震响应,当考虑行波效应后,地震效应有较显著的减小.基于本文研究结果,建议在进行跨度比较大的结构地震响应分析时应考虑行波效应的影响.     

大悬挑屋盖结构采用筒式粘弹性阻尼器的风振控制应用研究

合肥体育中心综合体育馆为大悬挑钢网架屋盖结构,悬挑28.23m.该屋盖结构悬挑跨度大,造型复杂,且悬挑部分上、下表面均受到风的作用,原设计方案的悬挑自由端竖向位移超出了规范的规定.为有效抑制风振响应、改善结构抗振性能,采用筒式粘弹性阻尼器对其进行风振控制.根据消能支撑的风振控制力、等效刚度、等效耗能因子及结构动力特性,在大悬挑钢屋盖结构的关键部位设置附加的消能支撑.研究和实践表明,设置消能支撑后,明显减小了风振的竖向位移反应,其强度和刚度均满足规范要求,取得了很好的社会效益和经济效益.     

考虑人-结构耦合作用的大悬挑拉索结构舒适度分析

采用计算机建模和分析、预测大跨度和大悬挑结构受到人群活动激励而产生的竖向响应是非常重要的课题。人群荷载激励下结构振动响应过程中,人体不仅是荷载激励也是振动参与者,结构振动具有明显的人-结构耦合特性。考虑人-结构耦合作用,区分不同行人密度、步行频率,并采用随机性人群荷载模型,计算某18m大悬挑拉索结构在人群步行荷载激励下的振动响应。结果表明,在端部悬挑区域内加速度响应均小于标准限值70.00mm/s~2,满足舒适度要求;以质量-弹簧-阻尼模型模拟考虑人-结构耦合作用后,人体阻尼用抑制了结构的竖向振动,结构的振动频率没有改变;人群荷载激励频率对结构振动的影响远大于行人密度、数量。     

高铁站房大跨钢楼盖行车和人群荷载激励下振动响应实测与分析

对西安高铁站候车大厅在列车进出站、人群荷载激励下的结构振动响应,采用加速度传感器和信号采集分析仪进行了现场实测。分析了各测试工况下结构振动响应情况、行人-结构耦合作用、行走频率及行走状态对结构振动的影响。结果表明:列车进、出站及乘客检票进站时,不会产生较大竖向振动。人群荷载激励工况下,结构发生共振时等效正弦波峰值加速度最大为609.99 mm/s2;共振状态下,具有明显的行人-结构同步效应,且不同行走状态的人群对同一振动的反应各不相同。结构在步行频率及其整数倍频率上的振动响应较大;功率谱分析表明,人群荷载前3阶谐波分量对楼板振动贡献最大,舒适度分析时可只考虑前3阶谐波分量。采用加速度峰值会高估结构加速度响应,建议采用ESPA规范评价结构竖向舒适度。     

宜兴某学校屋顶操场楼盖振动舒适度分析

宜兴某学校屋顶操场楼盖为钢筋混凝土—大跨度型钢混凝土楼盖,局部跨度较大,易产生振动舒适度问题。建立了楼盖结构有限元模型,进行模态分析,得到了楼盖竖向振动自振频率和模态;考虑行走、跑步、广播体操动力荷载,进行时程分析,得到了楼盖竖向振动加速度响应和峰值加速度;选定评价标准,对楼盖振动舒适度进行了评价。分析结果表明,此楼盖结构能满足振动舒适度要求。     

竖向地震对柔性直流换流站大跨度阀厅结构影响分析

柔性直流换流站阀厅常常采用大跨度钢结构,由于阀厅结构的复杂性和重要性,应对其竖向地震响应进行分析。依托厦门柔性直流换流站工程,采用弹性时程分析法对大跨度阀厅结构的竖向地震响应进行计算分析。结果表明,不同于水平地震,竖向地震对阀厅屋盖弦杆及钢柱的轴力影响较大,其对重型屋盖阀厅结构的影响比轻型屋盖阀厅结构更为显著。此外,通过对不同跨度的重型屋盖阀厅钢结构在不同场地类别下的竖向地震响应的试算,推荐该类结构在7度0.15g时竖向地震影响系数可偏安全的取0.08。     

深圳大学西丽校区体育馆屋盖网架结构设计

深圳大学西丽校区体育馆由上部屋盖钢结构和下部混凝土框架结构组成,上部屋盖支撑于下部周边28根混凝土柱上,屋盖双向跨度约60m,东西向结构呈折线型,南北向结构矢高渐变,采用两向正交正放双层网架结构。结合项目特点,介绍双层网架屋盖选型计算、结构设计荷载、受力特性、杆件截面及节点设计等,可供同类项目屋盖结构设计参考。     

行人不同步频下连体结构舒适度分析

由于连体结构的连接部位跨度较大,且端部悬挑,在行人荷载下易产生较大的竖向振动,设计时舒适度问题成为重点关注对象。针对该连体结构的振动舒适度问题,通过有限元软件Midas Gen建立了整体模型,以IABSE单人荷载为基础,利用MATLAB随机数命令模拟随机行人荷载,通过多点输入不同行人荷载对该连体结构进行了人行舒适度分析,提取了楼面的竖向加速度云图。分析结果表明,该连体结构的竖向加速度响应未超过舒适度限值要求,其具有适宜的舒适性。     

多阻尼器控制空间桁架竖向地震作用的分析

大跨屋盖结构由于跨度较大,竖向地震作用显著,有必要采取减震控制措施.本文提出将大跨屋盖结构振型分组,按组分别设置竖向MTMD进行控制,结合某工程实例讨论了这种设计思路,时程分析表明,对屋盖结构采用MTMD同时控制多个振型,只需小阻尼比,响应峰值即可以降低15%～30%,而且可以有效地控制地震持续过程中的总体响应.     

超高层建筑办公楼面竖向振动舒适度分析

超高层建筑由于其建筑功能的需求,如办公空间的宽敞导致了楼盖跨度增大,或是由于施工速度的要求,通常采用的铜-混凝土组合楼板致使楼盖结构整体偏柔,这些因素都会导致此类楼盖可能存在竖向振动舒适度问题.对某一起高层建筑办公楼盖体系进行了竖向振动舒适度分析和评估,采取国内外较认可的频率、加速度双控标准来评估其竖向振动舒适度.先后采用了AISC规范和有限元软件对钢-混凝土组合楼板的自振频率和人行荷载下的加速度进行了计算,结果显示该工程楼盖自振频率与 加速度响应都满足我国规范的限值要求;AISC规范在组合楼盖自振频率计算方面较为可靠,而加速度响应计算偏于保守.模态分析和瞬态分析结果表明,具有悬挑部分的组合楼盖需要着重考虑悬挑楼板区域的振动影响.     

某大悬挑屋盖结构的风振分析

某大悬挑钢屋盖结构,悬挑28.23 m。该屋盖结构悬挑跨度大,形状复杂,且悬挑部分上、下表面均受到风的作用,风荷载为支配荷载。介绍了该屋盖结构的结构布置特点以及计算分析要点,并进行了风振分析。根据分析结果,在满足承载力设计的条件下,原设计方案的悬挑自由端竖向位移超出了规范的规定,应对其进行减振设计。     

殿堂式木结构古建筑屋盖梁架体系动力特性及地震响应分析

以新城开善寺大殿的屋盖梁架体系为研究对象,通过数值模拟并参考相关试验得到了直榫、馒头榫和斗栱等节点的半刚性参数,进而建立了殿堂式木结构古建筑屋盖梁架模型,分析了结构的模态和关键构件的加速度和位移响应,并研究了屋盖质量和木材顺纹弹性模量对模型自振频率和动力响应的影响。结果表明,屋盖梁架模型前两阶振型均为平动。随着地震激励的增大,梁架各节点的峰值加速度和位移响应随之增大。同一地震激励下,相同高度的山面的椽栿的峰值位移大于正心间对应的构件,而两者的峰值加速度基本相同。相同工况下,各节点X向峰值位移无明显变化,Y向峰值位移总体上由下往上呈现逐层增大的趋势。随着屋盖质量的增大,自振频率减小,梁架各节点的峰值加速度先增大后减小,而峰值位移增大;随着木材顺纹弹性模量的减小,自振频率减小,各节点的峰值加速度减小,而峰值位移增大。     

上海世博会中国国家馆屋盖钢结构设计与分析

2010年上海世博会中国国家馆上大下小、四棱台斗冠状外形使其屋盖竖向支撑较少,主梁梁端最大弯矩设计值达到4.86万kN.m,在建筑净高受限的条件下,采用常规主梁难以承担。介绍了屋盖桁架主梁、工字钢组合次梁、屋盖板设计中的难点、重点和相关构造做法,给出了在桁架端部采用钢板围套加强以减小弦杆局部弯矩、上弦杆贯通3片剪力墙利用栓钉的滑移减小弦杆巨大轴力在单片剪力墙墙肢内引起的剪力的措施。并由有限元分析验证了上述技术措施的可行性。最后进行了在n个点上生成n个随机体重、随机频率的人行荷载时程下的屋盖竖向振动全过程分析,多组随机分析即蒙特卡洛法分析结果表明,屋盖的竖向振动舒适度满足要求。     

悬挂风机对厂房钢结构屋盖的致振影响研究

为研究悬挂风机致振作用对轻型厂房钢结构屋盖的影响,对风机运转的振动机理以及屋盖结构在简谐荷载作用下的动力响应进行了数值模拟与理论分析。结合乌鲁木齐新客站整备库工程,以装有多台风机的某榀典型的门式刚架作为研究对象,对其进行了风机振动影响下的结构动力时程分析,采用平方和开平方法对结构在多振源共同激励下的动力响应进行了评估。研究结果表明:结构的动力响应随着风机数量的增加呈非线性增大,且边跨刚架相较于中跨而言更为显著;风机支座的竖向刚度小于30 k N/m时能有效减弱结构的动力响应,且呈线性减弱趋势。