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- 天津中医药大学体育馆不连续支承弦支穹顶结构抗火分析
- 2024年
- 以天津中医药大学体育馆为背景,对大跨度不连续支承弦支穹顶结构进行抗火性能分析。利用高大空间火灾升温公式对结构进行火灾温度场模拟。采用ANSYS软件对不连续支承弦支穹顶结构进行火灾响应分析,得到火灾下该结构变形规律、节点位移及构件预应力损失规律;改变火源位置和火源释热功率,探究火源参数变化对结构抗火性能的影响。结果表明:中心火源工况下,不连续支承弦支穹顶结构变形呈“部分微上凸,局部桁架处下陷明显”;该结构对偏心火灾敏感,偏心火灾下结构最大正、负向位移及环索预应力损失较中心火灾显著增大,且第1、2圈部分环索预应力降为0;局部桁架处压杆及第1、2圈环索为抗火设计重点。火源释热功率越大对不连续支承弦支穹顶结构抗火越不利,但火源释热功率改变对结构火灾响应的影响较小。
- 于敬海韩平李路川唐渝轩
- 关键词：弦支穹顶结构抗火性能
- 超大跨度肋环型弦支穹顶临时支撑体系对比研究被引量：1
- 2023年
- 贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆屋盖为超大跨度肋环型弦支穹顶结构,净跨度为117 m,屋顶最大高度为42 m,下部共布置5圈索杆体系,其临时支撑体系的布置是影响结构张拉成型状态及施工安全的重要因素。对弦支穹顶结构的临时支撑体系布置方案进行对比研究,综合对比其整体结构成型状态、成型位形的坐标偏差、成型态索力偏差及其他因素,最终采用3圈分散支撑胎架的方案,并与施工实测数据进行对比,其施工完成态位形与设计初始态位形吻合,进一步验证了方案的合理性,可为类似的工程提供参考。
- 赵文雁赵闯潘文智吴家文
- 关键词：空间结构弦支穹顶
- 大跨度弦支穹顶结构多维多点随机地震响应分析
- 2023年
- 采用虚拟激励法,以一大跨度弦支穹顶结构—济南奥体中心体育馆为研究对象,考虑结构静力初始状态的影响,分析大跨度弦支穹顶结构多点激励随机地震响应。研究结果表明:大跨度弦支穹顶结构受行波效应与部分相干效应影响显著,考虑地震动空间变化效应使径向杆、环向杆、环索及竖向撑杆控制构件内力增幅约分别达到了50%、39%、27%及150%;其中结构不同类型、不同位置构件提升程度不同,需对具体响应具体分析;考虑地震动多维输入相比单维输入增大达到30%;行波效应与部分相干效应对结构轴力响应的影响程度存在差异;单独考虑行波效应和部分相干效应不能得到结构的最不利响应。由此得出结论:为确保大跨度弦支穹顶结构的安全,必须根据场地条件选取多种可能的地震波视波速,同时考虑部分相干效应的影响进行多维多点随机地震响应分析。
- 吕迎新王宇
- 关键词：弦支穹顶结构多点激励虚拟激励法
- 葵花三撑杆型弦支网壳大开口体育场罩篷结构形态优化设计及张拉-受荷全过程模拟
- 2023年
- 提出一种新型葵花三撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可用于大跨度体育场环形罩篷结构.不同于传统弦支网壳,下弦节点处设有交汇的三根撑杆,可减少环索和斜索用量,便于张拉施工,且改善了整体结构的稳定性;还有别于拓扑相同的葵花三撑杆型索穹顶结构,上弦采用杆系替代昂贵的索系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面.考虑不同的施工成型方法,探讨了主次结构型(先张主结构、后装次结构)和整体结构型两种结构形态.根据节点平衡方程,分别推导给出了两种结构形态的弦支网壳初始态索杆内力一般性计算公式,分析研究了多个参数对预张力分布的影响规律.文中还基于两类改进遗传算法对200m跨度的大开口体育场罩篷弦支网壳结构进行了优化设计,分析结果表明这种结构形式具有良好的技术经济指标.最后对张拉施工和逐步加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,提出改善结构施工过程及服役阶段承载安全性的建议.
- 董石麟刘宏创王艺达
- 关键词：优化设计
- 肋环四撑杆型大开口弦支网壳体育场罩篷结构形态分析及优化设计被引量：1
- 2023年
- 为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性,提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同,该结构的下弦节点设置四根撑杆,提高了整体结构的稳定性;且上弦层网格可采用铰接节点,减少环索和斜索的用量,预应力张拉施工便捷。区别于多撑杆类索穹顶,该结构上弦不采用索系而采用杆系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面。针对该大开口弦支网壳,根据节点平衡方程,推导出了预应力态索杆内力一般性计算公式,分析了弦支网壳预张力分布随几何参数的变化规律。以跨度200 m的大开口体育场罩篷为例,通过全局敏感性及相关性分析,揭示了该弦支网壳整体刚度的主要影响因素为几何参数,而预张力仅起到维持局部稳定和预起拱的作用。基于两种改进遗传算法对该弦支网壳结构进行了优化设计与权衡分析,结果表明在满足稳定性前提下适当提高结构矢高和厚度,有利于改善结构刚度和经济性。最后对张拉施工和静力加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,表明该弦支网壳可高效利用上弦杆拉、压两端的截面强度,而施工阶段仍有必要引入临时支撑。
- 刘宏创董石麟董石麟金洋
- 圆柱面弦支穹顶Levy型与无环索型索系性能对比研究被引量：6
- 2022年
- 针对温州某体育馆圆柱面弦支穹顶屋盖结构的索系选型,建立了Levy型索系方案和无环索型索系方案。探讨了两种方案的建筑美感,比较了两种方案的经济指标。采用MIDAS Gen软件建立模型分析结构在静力荷载作用下的杆件内力、节点位移和上部网壳应力,探讨了两种方案的结构刚度和索力分布特点。采用弧长法进行荷载-位移全过程分析,探讨了两种方案的静力承载力和破坏模式。基于拆除构件法分析了结构断索后的响应,探讨了两种方案的抗连续倒塌性能。结果表明:无环索方案在经济指标方面优于Levy型方案;两种方案的静力破坏模式均为强度破坏,但无环索方案的承载力较大。无环索方案的结构刚度更大、索力较低且每层索力分布均匀,上部网壳应力更小;两种方案在断索后均未发生连续倒塌,Levy型方案在环索局部破断后结构刚度下降较大,索力损失较多,无环索方案发生内力重分布且索力损失不明显,抗连续倒塌性能好于Levy型方案。
- 李宏胜薛素铎吴逸枫刘人杰李雄彦付力
- 关键词：大跨空间结构弦支穹顶结构
- 弦支穹顶结构体系权重分析
- 2022年
- 弦支穹顶结构的承载力由单层网壳与索撑体系共同提供,为明确上部单层网壳和下部索撑体系对结构性能的具体贡献度与其各自在弦支穹顶整体结构可靠性评估中所占的权重,以及厘清上部单层网壳和下部索撑体系对弦支穹顶结构稳定性的影响。以山东某弦支穹顶体育馆为例,采用ANSYS有限元模拟的方式,通过生死单元法来进行各个杆件对极限承载力的影响分析。结合层次分析法和稳定退化系数法,将弦支穹顶结构分解为上部子结构和下部子结构,并分别对各个子结构再分解成不同层次的构件,建立了各层次之间、层次内构件的影响关系,分析了各个杆件对弦支穹顶极限承载力的影响;确定了各子结构之间以及各子结构对结构体系影响的数学关系式,推导出了上部单层网壳和下部索撑体系在弦支穹顶结构中所占的权重分别为0.89和0.11。
- 邱先伟严仁章文强刘红波刘红波
- 关键词：弦支穹顶层次分析法
- 某弦支穹顶结构预应力设计及稳定性分析被引量：1
- 2022年
- 弦支穹顶结构为刚柔组合结构,为了探究预应力对其受力性能的影响及结构极限承载力的控制因素,以兰州新区某游乐园屋盖弦支穹顶结构为研究对象,屋盖平面形状呈椭圆形,短向跨度62 m,长向跨度72 m,高度4.5m。依据支座反力最小为原则经过优化分析得到一组初始预应力,采用降温法模拟预应力并对弦支穹顶的整体刚度、构件强度进行计算,同时采用ANSYS软件考虑结构初始缺陷、二阶P-Δ效应和钢材的弹塑性非线性性能对弦支穹顶的全过程工作性能进行跟踪分析。研究结果表明索承体系及预应力的引入可大大减小结构支座反力,同时可显著降低上弦杆件应力峰值和结构竖向位移,结构的极限承载力由强度控制,结构具有较好的塑性内力重分布特点。
- 乔帅斌
- 关键词：弦支穹顶降温法稳定分析
- 弦支穹顶结构预应力施加方法研究与工程应用
- 2022年
- 当代中国经济飞速发展,对建造大跨度建筑提出了更高的要求,作为一种新型空间结构体系,弦支穹顶结构常作为大跨度公共建筑屋盖的结构形式。弦支穹顶结构一般由上部刚性的单层球面网壳和下部柔性的张拉整体体系组合而成。对于下部的索撑体系结构而言,张拉过程中力与形的控制是预应力施工的核心内容。本文依托于工程实例,研究了当前弦支穹顶结构三种主要的预应力施加方法,并结合工程实际应用中数值分析的结果,总结了三种张拉方法的优缺点,为以后弦支穹顶预应力施工提供有意义的参考资料。
- 姚炜涂冯俊周春娟董成
- 关键词：弦支穹顶结构预应力张拉工程应用
- 撑杆跳格对无环索弦支穹顶结构静力性能的影响规律被引量：1
- 2021年
- 无环索弦支穹顶结构具有抗倒塌能力强、索力均匀、稳定性好等优点,但其下部预应力索支体系的撑杆分布较密集,既影响其整体结构性能又给施工造成不便,需要跳格布置撑杆以降低撑杆密集程度。以某体育馆80m跨无环索弦支穹顶结构方案为例,提出3种跳格方案。对比原结构和3种跳格方案的用钢量、稳定性、竖向位移、拉索和撑杆内力,确定最优跳格方案;分析荷载分布模式、外荷载大小、预拉力水平和初始缺陷程度对原结构和最优跳格方案静力性能的影响规律。结果表明:去除与虚拟内环相邻的1圈撑杆为最优撑杆跳格方案;撑杆跳格位置优先选择靠近虚拟内环的撑杆,虚拟内环处的撑杆以及分布稀疏的外圈撑杆不宜跳格;本算例的最优撑杆跳格方案对结构整体刚度和结构稳定性影响不大,但跳格附近区域的结构刚度略有减弱;本算例的最优撑杆跳格方案对拉索内力无影响,但跳格导致相邻撑杆内力显著增大,不应忽略。
- 王长山刘人杰张志谦邹瑶
- 关键词：空间结构弦支穹顶静力性能
