大跨度空间管桁架结构设计论文

大跨度空间管桁架结构设计论文
大跨度空间管桁架结构设计论文

浅谈大跨度空间管桁架的结构设计【摘要】近年来,钢管结构在工业及民用建筑中的应用日益广泛,大跨度的车站、机场、体育场馆等多采用钢管桁架结构,本人有幸参加大庆侏罗纪公园室内游乐场的设计,主体建筑为128米x112米的空间桁架结构。本文通过对该建筑结构设计的回顾,在理论分析和实际工程计算紧密结合的基础上,总结了空间桁架结构设计的一些方法和经验。

【关键词】空间桁架;方案选择;计算分析;关键技术

1、工程概况

本工程位于大庆市区,单体建筑为八边形,建筑面积13475.74㎡,单向拱形屋面,长度128m,矢高12.8m;拱顶净高度28.5m。桁架最大跨度64米。室内景观游乐设施复杂繁多,地面高低起伏,建筑四周墙体均安装美国公司设计的布景,整个建筑对美观及空间要求很高,因此,整个建筑除四周设柱外,中间仅允许有4根圆柱支撑整个屋面体系。屋面三角形桁架内设置通长猫道,兼做表演照明和电缆桥架使用,合理的利用了建筑空间。

2、钢管桁架结构的形式及特点

2.1 管桁架的分类:根据受力特性和杆件布置不同,可分为平面管桁结构和空间管桁结构。

平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差,一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定。

空间管桁结构通常为三角形截面,与平面管桁结构相比,它能

客运中心管桁架的结构设计

第19卷第3期宁波大学学报(理工版)V ol.19 No.3 2006年9月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) Sept. 2006 文章编号:1001-5132(2006)03-0330-04 客运中心管桁架的结构设计 邬吉吉华1,2,何丽波2,许国平2,周泓2,刘中华3 (1.同济大学土木工程学院,上海 200092;2.宁波市建筑设计研究院科研所,浙江宁波 315012;3.浙江精工钢结构有限 公司,浙江绍兴 312000) 摘要:根据空间有限元建模计算,探讨了多跨的钢管桁架结构体系的天台客运中心候车大厅屋盖的结构布置、计算模型的对比. 分析表明采用倒三角形截面的管桁架在平面外稳定性较弱,在设计中应通过增设横向和纵向支撑来形成几何不变体系,否则应进行平面外的稳定分析. 管桁架的设计计算应考虑与下部结构共同作用,同时应反映施工对结构内力的影响. 管桁架的计算模型中采用刚性节点与弹性节点对内力的影响不大. 关键词:管桁架;结构设计;有限元 中图分类号:TU318+.1文献标识码:A 在大跨空间结构中采用空间管桁架是种合理经济的结构形式. 空间管桁架的自身刚度大,用钢量小,施工方便,可单制作,适用于复杂多变的建筑形式,并具有明快的结构传力方式[1-5]. 天台客运中心是浙南地区重要的交通枢纽,总建筑面积为15000m2. 采用造型新颖的园弧形屋面来寓意天台人民不断开拓进取的时代精神. 主体结构由候车大厅和售票大厅组成,总高度为20.37m. 东西长112.2m. 南北宽48.6m. 其中候车大厅平面尺寸112m×51m,柱距9m,下部结构采用钢筋混凝土现浇框架. 抗震等级为三级屋面为纵向园弧坡面. 工程设计的使用年限为50年. 建筑物重要类别为丙类建筑. 建筑结构的安全等级为二级. 钢结构的耐火等级为二级. 天台抗震设防烈度为6度. 基本风压为0.4kn/m2,雪压为0.5kn/m2. 地面粗糙度为B类,建筑物场地类别三类. 1结构体系布置 经多种方案比较,候车大厅屋面决定采用空间管桁架结构体系. 其承重主要由钢桁架、屋盖支撑体系以及钢檩条组成,如图1和图2所示. 根据建筑柱网布置,钢桁架ZHJ共计12,间距9m,采用三跨连续的倒三角形截面的钢管桁架. 其跨度分别为15m、27m、4.8m,支承于钢筋混凝土柱上,并向两侧各悬挑3m、6m. 倒三角形截面桁架的高和上边宽均为 1.5m. 钢桁架上、下弦杆选用较大外径和壁厚的圆钢管. 从钢管节点的构造来保证弦杆外径大于腹杆外径,弦杆壁厚大于腹杆壁厚. 按等间距 1.5m错位布置上、下弦杆节点来实现弦杆与腹杆以及腹杆轴线间的夹角大于30o. 同时在钢桁架承受较大横向荷载的支座部位纵向和横向进行了加强. 在本工程中上弦杆为2根φ203 收稿日期:2006-03-28. 基金项目:中国博士后科学基金(2005037512). 作者简介:喆 邬华(1971-),男,上海人,博士后,高级工程师,主要研究方向:大跨钢结构、预应力混凝土结构等. E-mail:wuzhehua@https://www.360docs.net/doc/292240712.html,

重型大跨度钢桁架吊装技术

重型大跨度钢屋架吊装技术【摘要】: FAB12a厂房B区二层柱柱顶至屋面之间的结构形式为重型钢桁架,为超长、超大、超重件,工期紧且作业半径大。在传统吊装工艺无法实施的情况下,探 索出了全新的吊装技术。 【关键词】:重型钢桁架高空拼装分单元累积推移分区就位 FAB12a厂房工程B区二层为超洁净室,是整个建筑至关重要的功能部分,该矩形区域尺寸为99.6×126m,因工艺要求需有大面积无障碍空间,故在近13000m2的面积内长方向仅在两侧及中央轴线上设有柱子,单跨达46.2m。在如此大跨度的情况下,三层板的结构简支不可能通过混凝构件梁实现,因此设计中采用了钢桁架的结构形式,三层板及屋面板进而可采用钢承板+钢筋+混凝土的组合楼板。 由于单榀钢桁架几何尺寸非常大,单榀单重也特别大,无法直接用吊机直接吊装到位,散件吊装则无法满足工期要求,故施工难度特别大。 一、工程概况 FAB12a厂房B区二层建筑面积近13000m2,在B轴、N轴、1/G轴线上设置有3线钢筋混凝土柱,单跨46.2m。二层柱顶(+14.200m)至屋面采用结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结构。 桁架共14榀,每榀长92.4米,桁架高度为8.586m,桁架的上下弦、腹杆均为H型钢形式,两桁架之间连接的檩条也为H型钢形式,单榀净重为156吨,桁架与桁架间以系杆和支撑件相连接,形成刚性稳定结构。

桁 架示意图 (每榀桁架长约92.4m,高度为8.586m,净重156吨) 二、施工工艺和施工顺序的确定: 本工程施工重点和难点在屋盖系统的吊装,由于厂房单榀钢桁架自重大(每榀重约156吨),单榀钢桁架跨度达92.4m,高度达8.586m,安装位置位于23m高处,为超长、超大件,且第一层与第二层平台为混凝土结构平台,吊机无法在该平台上就近站位作业,必须在厂房外围站位作业,作业半径达50m,常规吊机和常规吊装方案无法实施,必须采用“组合体滑移”的方法进行安装,即——“先在厂房柱牛腿顶部安装临时滑道,散件现场拼装成小单元体、小单元体高空拼接、单片推移、分单元累计推移、分区就位”的安装方法进行安装。 “高空拼装、分单元累积推移、分区就位”的基本思路是: (一)第一层楼砼顶板和第二层砼墙柱与连系梁施工完毕后,在主厂房35轴线一侧布置一台150t履带式坦克吊; (二)搭设高空拼装平台:利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座(二条通长)紧贴7.3m平台楼面,用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上,H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位,并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆,保证单片屋架的固定、调整和加快吊车

重型大跨度钢桁架吊装技术

重型大跨度钢屋架吊装技术 【摘要】:FAB12a厂房B区二层柱柱顶至屋面之间的结构形式为重型钢桁架,为超长、超大、超重件,工期紧且作业 半径大。在传统吊装工艺无法实施的情况下,探索出 了全新的吊装技术。 【关键词】:重型钢桁架高空拼装分单元累积推移分区就位 FAB12a厂房工程B区二层为超洁净室,是整个建筑至关重要的功能部分,该矩形区域尺寸为99.6×126m,因工艺要求需有大面积无障碍空间,故在近13000m2的面积内长方向仅在两侧及中央轴线上设有柱子,单跨达46.2m。在如此大跨度的情况下,三层板的结构简支不可能通过混凝构件梁实现,因此设计中采用了钢桁架的结构形式,三层板及屋面板进而可采用钢承板+钢筋+混凝土的组合楼板。 由于单榀钢桁架几何尺寸非常大,单榀单重也特别大,无法直接用吊机直接吊装到位,散件吊装则无法满足工期要求,故施工难度特别大。

一、工程概况 FAB12a 厂房B 区二层建筑面积近13000m 2,在B 轴、N 轴、 1/G 轴线上设置有3线钢筋混凝土柱,单跨46.2m 。二层柱顶 (+14.200m )至屋面采用结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结 构。 桁架共14榀,每榀长92.4米,桁架高度为8.586m ,桁架的 上下弦、腹杆均为H 型钢形式,两桁架之间连接的檩条也为H 型钢形式,单榀净重为156吨,桁架与桁架间以系杆和支撑件相 连接,形成刚性稳定结构。 钢桁架布置示意图5 线35线 轴 1/ 轴 轴 7线33 线 桁架示意图 (每榀桁架长约92.4m ,高度为8.586m ,净重156吨)

二、施工工艺和施工顺序的确定: 本工程施工重点和难点在屋盖系统的吊装,由于厂房单榀钢桁架自重大(每榀重约156吨),单榀钢桁架跨度达92.4m,高度达8.586m,安装位置位于23m高处,为超长、超大件,且第一层与第二层平台为混凝土结构平台,吊机无法在该平台上就近站位作业,必须在厂房外围站位作业,作业半径达50m,常规吊机和常规吊装方案无法实施,必须采用“组合体滑移”的方法进行安装,即——“先在厂房柱牛腿顶部安装临时滑道,散件现场拼装成小单元体、小单元体高空拼接、单片推移、分单元累计推移、分区就位”的安装方法进行安装。 “高空拼装、分单元累积推移、分区就位”的基本思路是:(一)第一层楼砼顶板和第二层砼墙柱与连系梁施工完毕后,在主厂房35轴线一侧布置一台150t履带式坦克吊; (二)搭设高空拼装平台:利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座(二条通长)紧贴7.3m平台楼面,用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上,H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位,并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆,保证单片屋架的固定、调整和加快吊车的脱钩。搭设的拼装胎架在7.3m与轨道顶面标高处,并沿B、N、1/G轴布设推移支座、轨道梁、轨道(自制)(推移轨道安装在第二层的14.2米平台梁的推移承重支座上); (三)以2榀桁架为一个单元,每榀桁架分三段通过150

管桁架设计总结

主要参考资料:《空间网格结构技术规程》 《荷载规范》尤其是风荷载,雪荷载 《钢结构连接节点设计手册》计算屋盖支座 一、选型:参见《空间网格结构技术规程》第三章3.1到3.5节 其中:网架的高跨比可取1/10—1/18;网架在短向跨度的网格数不宜小于5;确定网格尺寸时,宜使相邻杆件间的夹角大于45度,且不宜小于30°。 二、结构计算 1.《空间网格结构技术规程》4.1.1空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位 移、内力计算。并应根据具体情况,对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的位移、内力计算。 2.应该考虑荷载: 1)风荷载:注意体形系数的选取。《空间网格结构技术规程》4.1.3对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构,宜进行风振计算。参考《荷载规范》8.4.3 风荷载主要考虑垂直桁架方向,平行桁架方向。 对于风荷载还应该考虑:当风吸力作用于屋盖时,传递到节点荷载上的向上的 合力应小于屋盖自重。 2)雪荷载:雪荷载的主要问题是屋面积雪分布系数参考《荷规》表7.2.1. 3)积水荷载:根据桁架的整体形势,考虑檐口高度以符合积水荷载与雪荷载的大小,并按较大值选取荷载不至于屋面。 4)温度作用:《空间网格结构技术规程》4.2.4中可不考虑温度变化引起的内力条件;若要考虑温度作用,参数考虑《荷规》第九章。 5)地震作用: a).《抗规》10.2节10.2.6下列屋盖结构可不进行地震作用计算,但应符合本节 有关的抗震措施要求: 1.7度时,矢跨比小于5的单向平面桁架和单向立体桁架结构可不进行沿桁架的 水平向以及竖向地震作用计算。 2.7度时,网架结构可不进行地震作用计算。 另参考《空间网格结构技术规程》4.4节 b). 《空间网格结构技术规程》4.4.8 当采用振型分解反应谱法进行空间网格结 构地震效应分析时,对于网架结构宜至少取前10~15个振型,对于网壳结构宜 至少取前25~30个振型,以进行效应组合。 《空间网格结构技术规程》4.4.10 在进行结构地震效应分析时,对于周边落地 的空间网格结构,阻尼比可取0.02,;对设有混凝土结构支撑体系的空间网格结 构,阻尼比可取0.03. 三、模型建立及计算:3D3S 1.当不是采用3D3S的模板建模时(自己手动建模),软件不能自动分辨模型中的“上 弦”、“下弦”、“撑杆”等杆件类型,要用户自己定义,可采用“构件属性”菜单中“定义层面或轴线号”命令定义杆件类型; 2.定义单元计算长度:定义单元时,计算长度取0,程序会自动寻找计算长度。软件 对空间框架结构自动寻找无支撑长度,并按规范自动计算两个方向的计算长度。对普通屋架定义了常见的平面内外计算长度。对平面框架的平面内计算长度(绕3轴)

大跨度空间结构工程案例样本

大跨度空间结构案例及分析

1、大跨度空间结构选型的概念 跨度超过30米的空间结构就是大跨度空间结构。大跨度空间结构使建筑实现较大的跨度, 满足建筑大空间的使用要求, 而且结构轻巧, 造型优美, 受力合理, 实用耐久, 用钢量低。大跨度空间结构不但使空间的水平分隔的灵活性增大, 而且也增大了垂直方向的自由调整的可能性。大跨度空间结构的选型即大跨度空间结构体系方案的优化选择, 实际上就是对适合建筑设计的多种结构体系方案进行分析、比较、判断、假设、择优的过程。 2、大跨度空间结构选型的原则 大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂; 另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现, 促进了大跨度建筑的进步。因此大跨度空间结构的发展是在结构受力合理, 造型美观等诸多因素的限制下发展起来的。各种结构不同的优势与劣势, 只有将它们合理的运用起来, 才能达到技术与艺术都最合适的结构选择, 甚至创造出完美的建筑。 在大跨度空间结构中引入现代预应力技术, 不但使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。经过适当配置拉索, 或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载。前者即为斜拉结构体系, 后者则为预应力结构体系。这一类”杂交”结构体系将改进原结构的受力状态, 降低内力峰值, 增强结构刚度、经济效果明显提高。

一、案例 南京医科大学新建新基础医学教学与科研楼/教研服务中心工程, 位于南京市江宁大学城,分教学楼和教研服务中心两部分。其建筑群皆为四周办公楼中间设中庭的结构形式,中庭跨度约55米,屋面采用折叠钢屋架结构,钢屋架上铺设玻璃采光天窗,有效的解决了楼内的采光问题,外观造型线条优美,气势磅礴,在满足使用功能的同时,又给人以美的享受。 1.1 工程概况 中庭钢结构屋面, 结构形式为一倾斜的折叠钢屋架。位于一区、二区、三区、四区之间, 高端支撑于一区和四区的屋面钢结构上, 经过固定支座与一区和四区的屋面钢结构相连; 低端支撑于二区和三区的屋面钢结构上, 经过滑动支座与一区和四区的屋面钢结构相连, 边榀下设箱型柱支撑。 中庭折叠钢屋架由5榀正三角形管桁架组成, 两边悬挑。低端钢桁架下弦标高从15.831米至17.271米, 上弦标高从17.940米至19.080米, 高约2米, 宽23.477米; 高端下弦标高20.490米至22.274米, 上弦标高从24.752米至26.524米, 高约4米; 跨度: 第一榀40.306米, 第二榀48.133米, 第三榀56.825米, 第四榀58.673米, 第五榀53.862米, 钢折梁屋面部

桁架结构分析

2013-2014年度学生研究计划(SRP)“桁架结构模型结构优化及试验” 结题论文 姓名骆辉军 学院土木与交通学院 专业土木工程(卓越全英班) 学号 201230221450 指导老师范学明 时间 2014年10月

一.实验背景 随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用,应用相关的软件来进行桁架结构模型的优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁,是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构,桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中,桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。合理地设计桁架结构,就能够最大限度地利用材料的强度,起到减轻桁架重量,节省材料的目的,从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。 但桁架的结构模型形式千变万化,仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征,而不进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则,我们需要在理论研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型,在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的结构,最大限度地使材料的强度得以利用。 研究桁架结构模型优化的意义 桁架结构中,各杆件受力均以单向拉、压为主,通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活,应用范围非常广。桁架梁和实腹梁(即我们一般所见的梁)相比,在抗弯方面,由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端,增大了内力臂,使得以同样的材料用量,实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面,通过合理布置腹杆,能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪,桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥,从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于,它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态,使我们能够直观地了解力的分布和传递,便于结构的变化和组合。 由于杆件之间的互相支撑作用,且刚度大,整体性好,抗震能力强,所以能够承受来自多个方向的荷载。而且具有结构简单,运输方便等优点,其应用于各个工程领域。古代木构建筑,而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢;太空中的大型可展天线,地面上的跨海大桥,随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化,不同的桁架结构形式对桥梁或者屋架的受力特征有很大的影响,因而,研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。 二.实验的相关资料 1.桁架结构的常见构造方式 桁架指的是桁架梁,是格构化的一种梁式结构,即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构,桁架通常也被称作屋架。 桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其主要结构特点在于,各杆件受力均以单向拉、压为主,通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活,应用范围非常广。桁架梁和实腹梁(即我们一般所见的梁)相

大跨度钢桁架拱桥施工技术.aspx

万方数据

万方数据

大跨度钢桁架拱桥施工技术 作者:李阿特, 苏赠来 作者单位:湖南省岳阳市公路桥梁基建总公司 刊名: 黑龙江交通科技 英文刊名:COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年,卷(期):2008,31(11) 被引用次数:0次 参考文献(5条) 1.周远棣.徐君兰钢桥 1991 2.岳丽娜.陈思甜钢桁梁桥施工架设方法研究综述[期刊论文]-公路交通科技 2006(03) 3.李跃.罗申生广州新光大桥主跨主拱中段大段整体提升架设[期刊论文]-中外公路 4.阪神高速道路公团.铁道部基建总局编译组日本港大桥 1981 5.邓新安重庆朝天门长江大桥盯方总体施工措施的选择和优化[会议论文] 2006 相似文献(9条) 1.学位论文孙海涛大跨度钢桁架拱桥关键问题研究2006 本文是在高等学校博士学科点专项科研基金项目“桥梁空间分析设计理论基础研究” (编号20050247029)资助下进行的,所做的主要工作有: (1)在查阅大量国内外文献的基础上,对钢桁架拱桥的发展历史做了系统的回顾和总结,并概括了钢桁架拱桥的结构形式及力学特点。 (2)对钢桁架拱桥总体设计中的拱肋桁架的布置形式、拱轴线的选取、矢跨比、拱顶和拱脚高度的选择、不同的边界条件、杆件截面形式的选取、杆件截面面积的初步确定等七个方面进行了分析探讨;并对桁架节点的选择做了详细的比对;同时通过对桁架桥中的特殊力学问题~节点刚性引起的二次应力的研究,在节点构造方面提出建议。 (3)综合介绍了钢桁架拱桥适宜的几种施工方法,并对拱上吊机和缆索吊机的特点进行了比较。结合朝天门大桥的施工过程,对大跨度钢桁架拱桥的施工特点和施工计算进行探讨,并对旌工计算方法提出参考建议。 (4)本文利用板壳单元,考虑几何初始缺陷和残余应力影响,对厚板焊接箱形压杆和带有加劲肋的箱形压杆的极限承载力进行了研究,并给出了建议的稳定安全系数取值。 (5)本文通过朝天门大桥和大宁河大桥的极限承载能力分析,确定了钢桁架拱桥体系的破坏路径和破坏机理。 (6)本文从边界条件、初始缺陷、荷载布置形式、结构设计参数等方面对背景工程进行了参数分析,确定影响钢桁架拱桥极限承载力的关键因素。2.期刊论文程斌.吴斌暄.庄冬利.肖汝诚.CHENG Bin.WU Bin-xuan.ZHUANG Dong-li.XIAO Ru-cheng大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化-公路工程2007,32(6) 以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨.对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选. 3.期刊论文王和欢.吴军国膺架法安装钢桁架拱桥关键施工技术-铁道标准设计2008,""(6) 通过常州新龙大桥的实际施工情况,介绍膺架法安装中承式三跨连续钢桁架拱桥的施工方法,包括桁架拱膺架、拼装、合龙及高强度螺栓施拧等关键技术. 4.学位论文彭小明大跨度钢桁架拱桥仿真计算分析2008 近几年,随着桥梁建设的发展和钢材产量及质量的提高,我国钢拱桥的建设已进入了一个崭新的时期,大跨度连续钢桁架拱桥迅速在国内兴起。本论文采用理论与工程实践相结合的技术路线,以重庆朝天门大桥作为工程背景,探讨了大跨度钢桁架拱桥的空间受力特性、施工过程仿真模拟计算和静风稳定性,为同类桥梁的设计、施工和计算分析提供参考。 本论文主要的研究内容包括: (1)叙述了国内外大跨度钢桁架拱桥的发展状况,针对钢桁架拱桥的结构特点,对其设计理论和结构性能进行了分析。 (2)论述了大跨度拱桥的挠度理论和空间分析的有限元基本理论,对桥梁结构有限元分析的步骤进行了归纳,给出了有关的刚度矩阵、荷载列阵和计算公式等。 (3)以重庆朝天门大桥作为工程实例,建立了有限元计算模型,计算了钢桁拱成桥状态结构的效应和运营阶段中恒载、活载、温度荷载对结构的影响,对比分析了恒活载作用的影响程度,并按最不利荷载组合验算了结构应力与变形,同时分析了吊杆损伤对结构静内力的影响。 (4)介绍了大跨度拱桥的施工方法和施工过程仿真模拟计算方法,并进行了对比分析。根据钢桁拱的施工特点和施工工艺,采用倒拆-正装法对朝天门大桥进行施工全过程仿真计算分析,并对大跨度钢桁架拱桥的施工计算结果进行了探讨研究。 (5)通过不同的加载方式和荷载组合,分析了大跨钢桁架拱桥成桥运营状态和施工期间的静风稳定性,得出横向静风荷载对钢桁拱的稳定性影响较小,钢桁拱的抗风性能较好,符合抗风设计规范要求。这对确保该世界第一大跨钢桁拱桥的顺利施工与成桥安全运营起到了技术支撑的作用。 5.期刊论文胡永.HU Yong常州新龙大桥主桥钢桁拱-梁安装施工技术-中国市政工程2007,""(5) 常州新龙大桥主桥为30.7 m+100.0 m+30.7 m三跨连续中承式钢桁架拱桥,是国内首座该类型的公路桥梁.介绍该主桥采用满樘膺架法安装钢桁拱-梁的施工方法.阐述了满樘膺架支承体系搭设、钢桁拱-梁安装、拱肋合龙及高强度螺栓施拧等施工工艺.工程实践表明,该施工方法合理,也为同类工程施工提供了借鉴. 6.学位论文颜毅大跨度钢桁架拱桥受力特性分析2008 钢桁架拱桥具有外形雄伟壮观、跨越能力大、承载能力高等优点。在国外这种桥型在工程实践中的采用已经有近百年历史,而我国由于受到经济水平的限制,直到80年代才开始在工程实践中采用。在建的重庆朝天门长江大桥主桥跨径布置为190+552+190m,该桥为目前世界上最大跨度的钢桁架拱桥,对钢桁架拱桥这一结构体系具有历史性的突破。但是,对于大跨度钢桁架拱桥的研究,目前可检索到的文献资料很少,人们对钢桁架拱桥在理论和实践上的认识还不够全面。 本文以在建的重庆朝天门长江大桥为工程背景,对其结构的整体受力特性、施工过程中的受力特性和节点板的受力特性进行了分析研究。文中首先

大跨度钢管桁架

大跨度钢管桁架 空间钢管桁架结构体系是大跨空间结构中的一个重要成员。郑州大学新校区体育馆由三组环向桁架、三组径向桁架和三组撑杆为主要构件组成,外环、外部径向桁架与中环构成结构的主要受力骨架,通过封闭外环的设计,使其形成一个受拉的环箍,限制了外部径向桁架滑动支座端的径向位移,从而减小了整个结构的竖向挠度,在此满足规范要求的同时,使结构用钢量达到最佳经济指标。该屋盖平面的水平投影为轴对称的花瓣形,在半径约7m和15m及外围处设置三道封闭的环桁架,沿径向设置24道空间桁架,并以环桁架为分界沿圆周方向错开布置,径向桁架被划分为外、中、内三部分。整个结构外观简洁,轻逸,受力合理,传力直观,整体性能好。对它进行探索有助于了解结构性能,指导设计施工,并为类似结构的应用提供依据。 1 管桁架结构概述 近年来,钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用,而且在工业及民用建筑中的应用日益广泛,钢管结构在我国建筑结构中的应用也越来越多,如宝钢三期工程中采用方管桁架,吉林滑冰练习馆、哈尔滨冰雪展览馆、上海“东方明珠”电视塔和长春南岭万人体育馆均采用方钢管作为主要结构构件,广州体育馆屋盖采用了方钢管和圆钢管,上海虹口体育场采用圆钢管作为屋面承力体系,成都双流机场屋盖采用了圆钢管作为主要受力构件。在公共建筑领域,钢管结构中独特的结构形式层出不穷,如悉尼水上运动中心,美国迦登格罗芙水晶教堂;单层大空间建筑领域,除了在超级市场、货栈和仓库中继续广泛应用外,还出现了一些超大型结构,如新加坡章楦机场机库,大阪国际机场候机厅;另外还有轻型大跨结构,如人行天桥和起重机结构;其他特殊用途的结构,如天线桅杆和航天发射架等。2001年建成的建筑面积7250的北京植物园展览温室是国内首次采用相贯节点的曲线钢管桁架结构。钢结构用材为16Mn,钢管最大规格为299mmx12mm,钢结构总吨位720t。上海体育馆的膜结构屋盖主要由钢管相贯而成的32榀桁架、环梁组成,呈南北对称的马鞍形状,最大跨度288.4m,标高31.74-70.54m,主桁架最大钢管直径508mm,采用直接焊接K型节点。最长的悬挑梁74.162m,材料采用英钢50D。南京国际展览中心的二层展厅是一个长243m、宽75m的无柱大空间,屋面呈弧形,南北两端主入口各有15m悬挑,西侧又有14m悬挑。采用的是钢管拱架、檩架的结构方案。 2 钢管桁架结构的形式及特点 2.1 管桁架的分类:根据受力特性和杆件布置不同,可分为平面管桁结构和空间管桁结构。平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差,一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定。在现有管桁结构的工程中,多采用Warren桁架和Pratt桁架形式,Warren桁架一般是最经济的布置,与Pratt

桁架结构优化设计

桁架结构优化设计 一般所谓的优化,是指从完成某一任务所有可能方案中按某种标准寻找最佳方案。结构优化设计的基本思想是,使所设计的结构或构件不仅满足强度、刚度与稳定性等方面的要求,同时又在追求某种或某些目标方面(质量最轻,承载最高,价格最低,体积最小)达到最佳程度。 对于图1-1的结构,已知L=2m,x b=1m,载荷P=100kN,桁架材料的密度r=7.7x10-5N/mm3,[δt]=150Mpa,[δc]=100Mpa,y b的范围:0.5m≦y b≦1.5m。 图1-1 桁架结构 设计变量与目标函数(质量最小)

预定参数(设计中已确定,设计者不能任意修改的量):L , x b ,P ,r ,[δt ] ,[δc ] 设计变量(可由设计者调整的量)y b ,A 1,A 2 约束条件(对设计变量的约束条件) (1) 强度条件约束(截面、杆件的强度) (2) 几何条件约束(B 点的高度范围) 目标函数:桁架的质量W (最小) 解:1. 应力分析 0sin sin 02112=--=∑θθN N F x 0cos cos 02112=---=∑P N N F y θθ 由此得: )sin(sin 2111θθθ+= p N ) sin(sin 212 2θθθ+- =p N 由正弦定理得: l y l x p N B B 2 1) (2 -+=

l y x p N B B 2 22 += 由此得杆1和2横截面上的正应力 1 2 1) (2 lA y l x p B B -+= σ 2 2 22 lA y x p B B += σ 2.最轻质量设计 目标函数(桁架的质量) ))((2 2 2 1 2 2 B B y x A y l x A W B B ++-+=γ (1-1) 约束条件 [][]? ? ? ?? ????? ????≤+≤-+c B t B lA y x p lA y l x p B B σσ2 2 1 2 22 ) ( (1-2) 0.5≦y b ≦1.5(m ) (1-3) (于是问题归结为:在满足上述约束条件下,确定设计变量y b ,A 1,A 2,使目标函数W 最小。) 3.最优解搜索 采用直接实验法搜索。首先在条件(1-3)所述范围内选取一系列y b 值,由强度条件(1-2)确定A 1与A 2,最后根据式(1-2)计算相应W ,在y b -W 曲线中选取使W 最小的y b 与相应的A 1与A 2,即为本问题的最优解。 4.利用MA TLAB 编程 (1)分析目标函数和约束条件

大跨度钢结构桁架起拱工艺

大跨度钢结构桁架起拱工艺在工业管道安装过程中,大型管道经常会跨越公路、河流等。在一定范围内不能安装支架等承重构件。为解决上述问题,经常需要制作大跨度桁架作为主要承重构件。常用三面、四面或多面平面桁架组成具有空间结构的钢桁架。为抵消自重及载荷作用下的全部或部分挠度,通常规定在钢桁架制造时预先进行起拱。起拱值一般为跨度的1/500或1/700。桁架起拱工艺的好坏直接影响到整个钢桁架制作质量,故大跨度钢桁架制作关键之一便是起拱。本文将以今年工安工程处制作的多种形状大跨度钢桁架(30M左右),详细介绍钢桁架制作过程中的起拱工艺。并将有争议的起拱方法一并提出。抛砖引玉,供大家进行探讨。 第一部分:钢桁架起拱线详细画法。 以跨度30M钢桁架,起拱度为50mm为例。如图一所示: 在AUTOCAD中画水平直线AB,作A、B垂直平分线OC。设AB=跨度=30M,OC=挠度=50mm,以O点为圆心,OC 为半径画1/4圆周C-4。4等分C-4以及O-4。并连接。如图二所示:

在AUTOCAD中截取每份长 度并记录下来以备用。如图三 所示: 4等分AO,由等分点引上垂线,取各线长度对应上述记录数据值50mm、47mm、37mm、21m m、0mm绘于等分点上。过上述几点连接成光滑曲线,再对称画出右侧曲线即得出所需起拱线。如图四所示: 上述画法为起拱线详细画法。在实际制作中,为获得更加理想的起拱弧度。可将AB段,OC,O4段等分为7等分,或8等分、9等分。确保更好的起拱效果。 第二部分:实际操作 (1)对于由四面组成类似于通廊的大跨度桁架实际起拱:在施工现场按第一部分所获得起拱线段,在钢板上画出桁架

大跨度空间结构中的钢网架结构设计分析

大跨度空间结构中的钢网架结构设计分析 发表时间:2019-11-15T16:04:56.187Z 来源:《建筑细部》2019年第12期作者:苏海丽[导读] 近些年,在社会发展的影响下,我国的城市建筑技术快速进步,以及人们生活空间需求的增大,城市建设中超大型复杂结构的建筑物不断涌现,钢结构有多方面的优势,在此类建筑中广泛运用。苏海丽 华电重工股份有限公司北京 100070 摘要:近些年,在社会发展的影响下,我国的城市建筑技术快速进步,以及人们生活空间需求的增大,城市建设中超大型复杂结构的建筑物不断涌现,钢结构有多方面的优势,在此类建筑中广泛运用。文章分析了大跨度空间钢网架结构的设计要点,供业内人士参考。 关键词:大跨度;钢网架结构;设计 引言 近些年来,钢网架结构设计在我国的空间结构设计中得到了广泛的应用,主要是因为自身重量较强,实际安装操作比较简便,受力传递比较合理,具有较强的刚度以及抗震性,所以设计师可以利用这些优点,根据自己的想象进行自由创作,为其提供了丰富的创作空间,可以将自己的想法充分的展现在建筑结构设计中。在建筑平面设计方面,可以适用圆形、矩形、多边形等多种形状,在外形上可以形成椭圆面、球面以及旋转抛物面等各种形式,所以能够展现出良好的外观。因为钢网架的杆件以及节点能够进行定型化,所以可在工厂中进行批量的定制,实施工业化生产,可有效的提高施工效率,节约施工成本。在实际设计的过程中,还需要根据建筑的用途以及周围环境进行合理构思,在保证各项技术参数合理的情况下,还要考虑到经济性,从而达到最高的性价比。 1钢网架结构的选型 钢网架结构是使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构整体性强,稳定性好,空间刚度大,防震性能好。网构架高度较小,能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑,有效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构,外形可分为平板型网架和壳形网架两类,能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型网架多为双层,壳形网架有单层和双层之分,并有单曲线、双曲线等屋顶形式。钢网架结构较为复杂,需要进行科学的选型,才能确认整体结构。钢网架结构是空间铰接杆系结构,一定要全面考虑到整体结构在力学上的问题,确保结构更加稳定。按现行标准要求,网架结构设计要满足受力需要,对外部压力、受力方向要严格遵守设计要点,保证在受到任何外力作用下,网架结构均稳定平衡,不发生几何变形问题,实现结构整体的安全性。要想从根本上确保网架结构稳定,就需要对网架结构做合理的选型,合理的选型结构直接关系到整体结构,所以要根据实际情况确定选型,保证安全稳定。选型时,一要全面考虑几何问题,因为结构几何不确定则会出现更多的可变量,影响到结构稳定。在实际施工过程中,网架结构样式非常多,要根据使用功能、所处区域特征做好选型,在具体选择时,要看建筑平面、尺寸、荷载、网架、安装及成本,做好全面选择,以经济性原则为出发点,从几个设计方案中择优选择一个设计思路。在选型时,要全方位考虑,一是看用钢量多少,用钢量是主要考虑的方向,要在经济性原则基础上,确保用量最少,材料最少;二是连接节点造价,杆件与节点连接部位造价也要保证安全的前提下,成本最低;三是安装费用,各种材料运输和安装费用也关系到经济效益,所以要综合考虑各项经济指标。通过实践证明,选型最好的结构是三角锥网格和四角锥网格,按这种几何单元确定的网架结构非常稳定,是施工中经常用到的几何单元形式,能够保证各个结构单元上的稳固,具有不变性的明显特点。 2大跨度钢网架结构的设计要点 大跨度钢网架结构的荷载形式应被重点关注,设计时应全面考虑荷载类型,荷载类型则主要包含永久荷载、可变荷载、偶然荷载三个方面。设计取值时,永久荷载应采用标准值作为代表值;可变荷载则根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值;偶然荷载,是按照设计的建筑结构使用的特点确定其代表值。下面就这几种荷载类型做具体说明。 2.1永久荷载 大跨度钢网架结构在设计时,永久荷载包含网架结构的自重、檩条的自重以及屋面覆盖材料的自重。网架结构的自重计算可由计算机自动完成,屋面覆盖材料的自重计算可由计算机自动完成或采用经验公式计算得出,檩条的自重根据檩距、拉条及撑杆的布置进行计算。屋面覆盖材料通常是指防水层、屋面板、屋面保温层等所有上盖材料的自重总和,此外,检修马道、屋内吊顶或设备管道等装修构造,则按实际情况计算。 2.2可变荷载 (1)屋面活荷载。根据《建筑结构荷载规范》(GB5009-2012)相关规定,屋面活荷载一般按屋面的水平投影面计算。对不上人的大跨度钢网架结构屋面,屋面活荷载标准值采用0.5kN/m2,但当施工或维修荷载较大时,应按实际情况设计取值,或在维修施工中采取特殊措施。 (2)雪荷载。屋面雪荷载取值主要考虑屋面几何形状、朝向和风向等相关要素。屋面雪荷载通常小于基本雪压,但有时也会产生积雪,如双跨或多跨曲面屋顶的交接处等,此时应该考虑雪荷载不均匀分布的情况。 (3)风荷载。当建筑周围的空气流动受到建筑物的阻挡时,就会在建筑物表面的方向形成吸力或压力,这些吸力或压力即设计时须考虑的建筑物所受的风荷载。由于风的特性,使得风荷载取值设计时须考虑风的静力和动力作用的双重特点。对风敏感的或大跨度(大于60m)的柔性屋盖结构,须考虑风压脉动对大跨度钢网架结构屋盖产生风振的影响。这种情况须先进行风洞试验,根据结果按随机振动理论计算确定风荷载取值。 3钢网架结构设计方法 3.1网架结构杆件设计 钢网架是网架结构设计中比较常用的一种形式,主要以Q235和Q345钢材较多。这两种钢材具有很好的力学性能,并且焊接性能较佳,具有很强的稳定性,所以应用范围较广。作为钢网架结构中的杆件,其截面形式有很多种,其中的空腹载面较好,包括圆钢管和方钢管,这两种截面形式在各向惯性矩方面都较强,易于承受一定的外力作用。在空腹截面焊接封闭后,内部不易受到腐蚀,并且在表面不易积水积灰,所以防腐性能较佳,也是应用比较广泛的原因。

米大跨度管桁架整体安装工法完成

米大跨度管桁架整体安装工法--完成

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

54米大跨度管桁架整体安装工法 关辉辉 1.前言 随着建筑行业的不断发展,钢桁架结构在建筑结构中应用越来越普遍。大跨度管桁架的安装施工,由于管桁架自重大、空间体积庞大,其整体安装一直是桁架施工的难点和重点。 图1 洛阳市人力资源综合市场 洛阳市人力资源综合市场(图1)三层的会展中心屋顶部分,东西向总长约210米,南北向92米也属于超长结构,总体建筑平面呈圆弧形,且外高内低,倾斜度约4度。设计采用十品钢桁架由北向南扇形辐射状分布,由于会展中心三层四周均为全现浇混凝土框架和抗震结构墙结构,现场空间不足,现场塔吊起重能力不足于满足屋顶钢桁架安装施工,现场采用大型吊装机械作业时受到很多限制,对钢结构合理选择施工方法是本工程的难点。河南六建建筑集团有限公司结合其特点和现场的实际情况进行分析研究,选用了“分段吊装、胎架上拼装、整体滑移、整体吊装”的方法,取得了成功经验,经过对施工技术的认真总结形成本工法。 该工法中攻关桁架整体安装技术的人力资源综合市场项目部QC小组,获2010年全国工程建设优秀质量管理小组二等奖、获2010年河南省工程建筑级QC小组一等奖,该工法

的桁架提升技术目前正在申请专利。 2.工法特点 2.1采用迈达斯软件建模,对桁架安装全过程的变形受力进行分析,桁架安装质量及安全易于控制;采用Auto CAD放样,绘制测量定位平面图,确保测量定位精度。 2.2采用该工艺使钢桁架的分段吊装、胎架上拼装(组对、焊接、测量校正)、油漆等工序都可在同一胎架上重复进行,即可提高桁架的安装质量、改善施工操作条件,又可以增加施工过程中的安全性。 2.3该工艺充分利用桁架下部的楼面或地面结构,使用轨道滑移、抱杆和龙门架组合提升技术,解决了现场场地狭小,有建筑障碍安装的施工难题,相对于使用大型机械整体桁架吊装、桁架整体高空滑移等技术,既降低了施工难度,又降低施工成本,并且提高了桁架的安装效率和精度。 2.4本工艺对起重设备、牵引设备要求不高。胎架、轨道、抱杆、龙门架制作安装简单,可重复使用,同样适用于各种环境下钢桁架及重型构件的吊装。 3.适用范围 3.1适用重量大、跨度大的构件在各种环境下的安装工程。 3.2适用建筑平面为矩形、梯形、多边形及扇形等平面的工程。 3.3适用现场场地不足、山区等地区施工;也可适用于跨越施工,如建筑内或桁架就位位置范围有建筑物阻碍的工程。 4.工艺原理 4.1使用迈达斯软件建立模型,对桁架滑移和吊装所受的力进行全过程受力分析,在此基础上进一步调整机具、设备,确保控制桁架受力和变形满足规范及设计要求;采用AotoCAD放样技术,根据测量定位平面图,对现场的扇形滑移轨道轴线位置、桁架就位位置进行放样控制,数据准确可靠,现场定位点、轴线位置,直接在图中量取,减少计算工作量,保证测量定位精度。 4.2结合现场条件搭设胎架,并在胎架下布置扇形滑移轨道(如现场有设备基础或其他阻碍桁架滑移的障碍,可适当调整轨道,使轨道高度高于阻碍),轨道从胎架位置延伸至桁架就位位置的下方,垂直起重设备(抱杆及龙门架)和胎架沿着屋盖结构组装方向单向

大跨度钢桁架专项吊装方案

42m大跨度钢桁架 专项吊装方案 编制人: 审批人: 中国化学工程第十四建设有限公司 2015年10月14日

★75~78轴间钢结构的吊装 钢结构吊装已经进行到75-78轴施工段,此施工段是横跨化工中路的一段大跨度的钢桁架的吊装。吊装跨度为44米是吊装难度最高、单体吊装时间最长的施工段,在施工中我单位将会采用大吨位的吊装设备进行吊装,由于化工中路上的交通比较密集,为保证安全施工,在吊装时将会对化工中路进行选择型断路,计划断路时间为:2011年7月9日--2011年7月10日的某时段,具体断路时段根据天气情况我单位会提前两日提供给甲方及监理单位,断路时间内我方将会邀请当地的交通管理部门给予交通管理的支持,并通知相关企业单位车辆间断绕行。 一、桁架梁组拼及焊接 1、做组装平台:组装平台要搭做牢固,搭好后要测平,以保证组装人员的安全和组装构件的精度。 2、组装前,零部件应经检查合格,连接接触面和沿焊缝边缘每边30~50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、水渍等要清除干净。 3、板材、型材的拼接,应在组装前进行,构件的组装在部件组装、焊接、矫正后进行,拼接时腹板及翼缘拼接焊缝间距应不大于200mm,并在组装前完成。翼缘板只允许横向拼接。 4、组装时采用螺丝夹或卡具夹紧固定,同时要考虑焊接收缩量,对全熔透焊缝可用临时垫板以保证间隙,定位焊所采用的焊接材料型号,应与焊件材质相匹配,焊缝厚度不亦超过设计焊缝厚度的2/3,焊缝长度不小于25mm,定位焊位置应布置在焊道以内,并应由持合格证的焊工施焊,所用焊条与正式用焊条相同。 5、施焊的焊工必须持有焊工合格证,严禁无证上岗操作,焊工停焊时间超过6

大跨度空间结构选型

建筑设计原理Ⅲ课程论文 --------大跨度空间结构选型 班级:09城市规划(2)班 学号:09202020211 姓名:刘赛 指导教师:段伟 建筑与规划学院建筑系 2011-12

目录前言 1、大跨度空间结构选型的概念 2、大跨度空间结构的发展及现状 3、大跨度空间结构的形式及特点 3—1、点连接玻璃幕墙支承结构 3—2、膜结构 3—3、薄壳结构 3—4、悬索结构 3—5、网壳结构 3—6、网架结构 4、大跨度空间结构选型的原则 4—1、满足功能 4—2、造型美观 4—3、实用耐久 4—4、受力合理 4—5、安装简便 4—6、经济合理 5、结语

大跨度空间结构选型 前言 在人类社会的发展历程中,能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标,空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。大跨度空间结构的发展使其结构选型的复杂性和重要性日益明显。各种大跨度空间结构形式的产生和发展,一方面为土木工程师能力的发挥提供了更大的余地,另一方面,由于大跨度结构设计问题的复杂性,选择余地的增大意味着选择的结构体系和类型不恰当的可能性大大增加。结构选型是建筑结构设计是最大的问题。结构的好坏直接关系到建筑物是否安全、适用、经济、美观。建筑结构也关系着建筑的整体强度、刚度、抗震能力、经济性能等等。大跨度结构的选型具有十分重要的意义。 摘要:大跨度结构发展迅速,应用广泛。大跨度空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析,同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观,还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素。本文简单概述了大跨度空间结构的发展现状,着重就大跨度空间结构主要形式的特点进行详细的介绍,然后以汽车站设计为例说明了大跨度空间结构选型的原则。 关键词:大跨度空间结构发展形式特点原则 1、大跨度空间结构选型的概念 跨度超过30米的空间结构就是大跨度空间结构。大跨度空间结构不仅可以使建筑实现较大的跨度,满足建筑大空间的使要求,而且结构轻巧,造型优美,受力合理,实用耐久,用钢量低。大跨度空间结构不仅使空间的水平分隔的灵活性增大,而且也增大了垂直方向的自由调整的可能性。大跨度空间结构的选型即大跨度空间结构体系方案的优化选择,实际上就是对适合建筑设计的多种结构体系方案进行分析、比较、判断、假设、择优的过程。 2、大跨度空间结构的发展及现状 建筑物的跨度和规模越来越大,尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别;大跨度空间结构形式丰富多彩,采用了许多新材料和新技术,发展了许多新的空间结构形式。例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”,直径207m,长期被认为是世界上最大的球面网壳;现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代,但后者更著名的特点是它的可开合性:它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成,扇形沿圆周导轨移动,体育馆即可呈全封闭、开启1/3或开启2/3等不同状态。1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖,其圆形平面直径135m,它是为1988年冬季奥运会修建的,外形极为美观,迄今仍是世界上最大的索网结构。1988年东京建成的“后乐园”棒球馆,采用膜结构技术,其近似圆形平面的直径为204m;美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”采用新颖的整体张拉式索一膜结构,其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。 日本福冈体育馆“后乐园”棒球馆“佐治亚穹顶” 3、大跨度空间结构的形式及特点 3—1、点连接玻璃幕墙支承结构 由点支撑装置和支撑结构构成玻璃幕墙的结构为点连接玻璃 幕墙支承结构。点式玻璃幕墙的玻璃是用不锈钢爪件穿过玻璃上 预钻的孔固定的。 点连接玻璃幕墙支撑结构的建筑具有很多优点。(1)通透性 好:玻璃面板仅通过几个点连接到支撑结构上,几乎无遮挡,透 过玻璃视线达到最佳,视野达到最大,将玻璃的透明性应用到极 限。(2)灵活性好:在金属紧固件和金属连接件的设计中,为减 少、消除玻璃板孔边的应力集中,使玻璃板与连接件处于铰接状 态,使得玻璃板上的每个连接点都可自由地转动,并且还允许有 少许的平动,用于弥补安装施工中的误差。采用点支式玻璃幕墙 技术可以最大限度地满足建筑造型的需求。(3)安全性好:由于 点支式玻璃幕墙所用玻璃全都是钢化玻璃的,属安全玻璃,并且点连接玻璃幕墙 使用金属紧固件和金属连接件与支撑结构相连接,耐候密封胶只起密封作用,不承受荷载,即使玻璃意外破坏,钢化玻璃破裂成碎片,形成所谓的“玻璃雨”,不会出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。(4)工艺感好:点支式玻璃幕墙的支撑结构有多种形式,支撑构件加工精细、表面光滑,具有良好的工艺感和艺术感。(5)环保节能性好:点支式玻璃幕墙的特点之一是通透性好,因此在玻璃的使用上多选择无光污染的白玻、超白玻等,尤其是中空玻璃的使用,节能效果更加明显。 3—2、膜结构 膜结构是以性能优良的织物为材料,或是向膜内充气,由空气压力支撑膜面,或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧,从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。 膜结构既能承重又能起围护作用,与传统结构相比,其重量却大大减轻。膜结构跨度大;建筑造型自由丰富;施工方便;具有良好的经济性和较高的安全性;透光性和自结性好。但是耐久性较差。 3—3、薄壳结构 薄壳结构就是曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都采用钢筋

相关文档
最新文档