大跨空间结构

摘要： 本文主要研究一种大跨空间结构体系——拱壳结构,它是一种既满足所要求的适用于大跨度的情况,又具有良好的外观、节省材料、良好抵御荷载能力的设计结构,并给出了一种对其拱脚处施加预应力的设计方法,即拱脚支座径向内移的方法。通过使用有限元软件ABAQUS,分析其拱壳结构的稳定性能,得出拱壳结构的极限承载力数值模拟数据。通过对其施加上部荷载的情况,得出拱壳结构在加载试验下的极限承载力试验数据。通过试验和分析数据表明,拱壳结构在施加预应力的情况下,能够提高其承载能力。

摘要： 某县级体育馆,下部为混凝土框架结构,顶部采用钢屋盖。体育馆钢屋盖呈椭圆形,长约132 m,宽约91 m,采用双向桁架结构体系,桁架最大厚度约8.0m,最大悬挑长度为15m。本工程采用有限元分析软件MidasGen对钢屋盖和下部框架进行了整体结构分析,考虑恒、活、风、温度、地震等荷载的不利组合,根据计算结果,体育馆钢屋盖的应力、变形及稳定性指标均能满足规范要求,取得了预期的效果。

摘要： 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。

摘要： 基于太原市植物园主入口大跨悬挑空间钢结构的工程背景与结构形式,采用通用有限元设计软件Midas/Gen对主入口钢结构进行整体建模,对多工况作用下的结构响应进行荷载敏感性分析,确定结构关键构件,并提出结构各类监测传感器优化布置方案。通过对结构运营期间的监测数据进行采集与研究,结果表明健康监测系统具备较高的精确性与稳定性,为结构后期加固维护提供数据支持,可以推广应用于其他类似结构的健康监测工程当中。

摘要： 介绍了三沙市三沙广场铝合金结构遮阳顶棚结构设计的主要内容。针对当地严酷的海洋大气条件,选取防腐性能优良的铝合金和耐候钢作为结构主材,并采取了一系列结构优化及加强措施,保证结构的安全性和耐久性。为进一步论证该结构的可靠性,选取3个典型节点进行缩尺试验,对节点设计方案进行验证并优化,试验结果表明节点的设计方案能够满足本工程需要,且应重点关注斜交节点两侧翼缘内力不均匀分布的情况。对结构用铝合金的拉伸试件和抗剪连接件进行了室外大气暴露试验和中性盐雾试验,之后从试件外观、失重率和承载力损失程度对腐蚀的影响进行了评估,验证了铝合金结构优良的耐腐蚀性能。该工程的设计方法与分析结果对后续类似工程项目具有重要的参考价值。

摘要： 针对某工业厂房跨度大、荷载大、对挠度要求严格的特点,设计了一个双向张弦梁屋盖结构。通过对下弦索施加预拉力,与上弦杆通过撑杆成为一个整体受力的体系,结构呈现出较大的竖向刚度。在外荷载的作用下,跨中挠度仅为跨度的1/495,满足了工艺专业对屋盖挠度的要求。设计的杆件的应力比均不大于0.88,应力比分布较为均匀、合理。另外,由于双向张弦梁结构的上弦梁双向交叉布置,相较于普通的平面张弦梁结构,增强了张弦梁结构的面外稳定性,使其空间受力性能较好。结构的线性稳定的安全系数为5.2,非线性稳定性的安全系数为2.63,均满足规范要求,安全冗余度较高。结构在正常使用阶段,构件均处于线弹性状态,不会发生破坏,设计较为合理,可供类似项目设计参考。

摘要： 在太阳辐射作用下,由于构件间复杂的遮挡关系,大跨空间钢结构的温度场呈非均匀分布。本文基于空间解析几何关系,实现了构件遮挡情况的判断,并编制了钢板的辐射升温计算程序。以国家体育场钢结构为研究对象,对构件遮挡类型的判断参数进行了分析,采用ANSYS软件模拟了结构的稳态温度场,对比分析了结构均匀和日照非均匀温度效应。结果表明,结构日照温度效应呈现非对称和非线性的特点,下弦单元温致应力的变化幅度较上弦单元更大,对结构性能的影响与均匀温度效应相比更为显著。本文提出了一种实用的结构日照温度场模拟方法,可实现复杂体型大跨空间结构日照温度场及非均匀温度效应的模拟分析。

摘要： 南海区体育中心的罩棚平面为鱼钩状,平面尺寸为220m×375m,属于超限大跨空间结构。为保证细长罩棚的平面内刚度,结构采用交叉钢桁架。为了解决抗侧需要强约束、消减温度效应需要释放约束的矛盾,内圈三叉柱、外圈V形柱采用弧形布置,在刚性屋盖的协同作用下,共同构成空间抗侧力体系;所有钢柱上下节点均铰接,外圈V形柱为间断式布置,利用高耸柱身的微转动、弱化屋盖边缘的波浪式变形来释放结构温差形变。创造性地采用了多种新型构件:外观为伞状单脚独立铰接而实际利用了空间效应可抵抗水平力的“错位柱”,有较强抗侧能力又可释放扭转约束的“翼柱”,压、拔转动时基本共心的大抗拔力、大抗剪力、低约束力矩的万向球铰支座。

摘要： 贵州黄果树游客集散中心钢结构建筑造型复杂,主体采用三筒体连接的大跨空间桁架结构体系,很好地实现了建筑造型及功能要求。采用MIDAS系列计算软件,重点阐述了大跨度及大悬挑区域的楼盖舒适度分析,对整体结构模型进行屈曲稳定分析和抗连续倒塌分析,同时对关键节点进行有限元协同分析,确保结构受力合理、安全可靠。研究结果可为大跨空间结构选型及设计要点提供有益借鉴。

摘要： 碳纤维复合材料(CFRP)以良好的抗拉性能、耐疲劳性能和耐腐蚀性能等成为了目前土木工程材料研究领域中不可缺少的部分,在大跨空间结构中得到了广泛的运用,但是CFRP的端部锚固一直是难以解决的问题。自20世纪40年代,随着对CFRP锚固技术不断的探索,目前在该领域内取得了进步,因此本文从CFRP自身的材料特性,锚固形式以及多种工况下分析了众多学者对CFRP锚固技术方面的实验和结论,整理了CFRP锚固的机理与方法,为CFRP锚固技术的研究提供参考。

摘要： 大跨空间结构健康监测技术是指利用现场无损监测方式获知结构的受力特点,利用自动化监测系统实时获取结构的应力、应变和变形等特征信息,进而分析和识别结构健康状况的工作.本文在总结大跨空间结构的概念和类型的基础上,梳理了当前大跨空间结构健康监测的主要内容及方法,分析了大跨空间结构的健康监测系统构成与损伤识别的理论和技术,最后对中国大跨空间结构的未来发展提出了展望.

摘要： 大跨空间结构作为研究生阶段的一门选修课程,课时少,内容多,要充分利用有限的学时,优化整合教学内容,改进教学模式和方法,提升教学质量.本文介绍了我校大跨空间结构课程教学现状、存在的问题、教学改革主要措施、改革成效,着重介绍了教学改革的措施:采用理论专题教学形式、增加案例教学、举办专题讲座、认识实习、增加软件教学和举办结构设计竞赛.

摘要： 大跨空间结构是建筑发展史上最重要的结构形式之一,它不仅满足人们对大空间建筑的需求,而且提升了建筑的美感,给人们带来了丰富多彩的视觉享受.以唐山勒泰项目为工程背景,具体位置为冰场上方屋盖,网壳结构最大跨度为80m,在方案设计阶段,选定三种常用的大跨钢屋盖结构体系方案:单层网壳、索穹顶和弦支穹顶结构,分别进行了建模分析,确定结构模型本身的稳定性后进行了结构模型之间的经济性能对比.以极限承载力、最大位移值确认模型的可靠性,通过统计用钢量来衡量结构材料消耗,并综合其两个方面指标和施工成本对三种结构体系作出评价.通过分析对比,在80m跨度条件下,弦支穹顶结构既能够发挥材料强度,又能够减弱对支座的要求,同时由于刚性网壳的存在相对于索穹顶降低了施工成本,具有较大的优势,从而可以为工程的初步方案设计提供参考.

摘要： 金属屋面系统广泛应用于大跨空间结构中,而近几年金属屋面围护系统风灾现象严重.国内外学者对自攻螺钉型金属屋面围护系统做了大量研究,主要针对螺钉的受力性能,而对自攻螺钉型金属屋面整个系统的抗风承载力的研究欠缺,同时金属板截面形式及施工质量对其抗风承载力影响较大,在这方面中国相关规范未做具体要求说明.本文通过物理试验与有限元数值模拟方法,在利用物理试验数据验证有限元模型结果的可靠性的基础上,针对自攻螺钉YX27-745金属屋面板的承载力进行了规模性的参数分析,考虑了截面形式、初始安装缺陷及各板型参数对金属板承载力的影响.定义屋面板正常使用状态下的破坏准侧,根据大量的计算结果进行回归总结给出正常使用状态下抗风承载力的建议公式.

摘要： 近年来雪灾事故频发,导致的结构倒塌事故屡见不鲜.调查研究表明,整体雪压过大以及积雪的局部不均匀分布是事故的主要原因.大跨空间结构尤其是膜结构对雪荷载比较敏感,屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪漂移运动,从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布,正确选取雪荷载对大跨空间结构设计至关重要.本文基于商业计算流体力学软件FLUENT建立了风雪两相流的数值模型,对长春东收费站膜结构罩棚积雪分布进行了模拟,并分析了其在不均匀雪荷载下的受力性能.该膜结构跨度188m,顶部高度18m,建筑外形呈对称的双曲抛物面.结构形式为桅杆支撑式张拉索膜结构,十分轻柔,雪荷载是其结构设计的控制荷载之一.

摘要： 现阶段,结构连续性倒塌研究主要集中于框架结构体系,而对大跨空间结构的倒塌问题则相对关注较少.然而,近年来空间结构的连续性倒塌事件经常见诸于报端,这些结构多是人员密集、结构重要性高的公共建筑,倒塌的发生造成了严重的生命财产损失.因此,有必要对各种类型空间结构在非预期荷载导致的初始破坏下的结构倒塌行为进行深入的研究.在当前各种抗连续性倒塌定量设计方法中，备用荷载路径方法最适于为大跨度空间结构所采用。但该方法应用的局限在于，空间结构杆件众多，若无可靠的敏感构件确定方法，分别“删除”每一根构件将导致难以承受的计算量，故各类型空间结构的敏感杆件判定方法是抗连续性倒塌研究的要点之一。桁架结构的敏感杆件包括跨中位置的腹杆、弦杆，以及紧邻支座的下弦杆；单层球面网壳结构的敏感杆件可通过计算杆件端部节点的“稳定抗力指标”判定。对于抗倒塌设计的桁架结构，应保障桁架两端支座的水平刚度与强度，并满足檩条构件与连接节点的最低拉结强度要求。对于抗倒塌设计的单层球面网壳结构，应适当提高结构的矢跨比，加大敏感程度较高杆件及周围杆件的截面尺寸，适当情况下可在杆件敏感性较高的分布路径上采用局部双层设置。

摘要： 大跨空间结构在机场航站楼、展览馆、体育馆等大型建筑中被广泛应用.此类建筑具有质量轻、跨度长、柔性大、自振频率低等特点,对风力作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载.目前,中国还没有相应的荷载规范可就其抗风设计中的关键参数提供参考,因此研究大跨空间结构的风压分布规律和风场绕流特性具有重要实用价值.本文以南京禄口国际机场T2航站楼(图1)为研究对象,基于FLUENT软件进行结构风压分布和风场环境数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验数据相比较,同时通过风压等值线云图和风场流迹线,揭示了风压分布规律.该航站楼的建筑形体复杂,它由位于中部的扇形主楼和左右两边的一字型指廊组成,航站楼总长度约1200m,主楼最大宽度约为170m,指廊宽度约为40m.本文按原尺寸构建航站楼的结构模型,将风场计算域选取为15L×10L×8H(L、H分别为航站楼的水平长向长度、建筑高度),全部选用非结构化网格,并对建筑周围区域进行局部加密,网格总数共计2400余万.

摘要： 一般的建筑物进行建筑结构分析时,通常采用地面运动的一致输入,因此只考虑的地震动的时间变化性而忽略了其空间变化性的特点.近年来,大跨空间结构得到了迅猛发展,跨度百米以上的建筑并不罕见,对于如此大型的空间结构,地震时地面各支承点的运动不应视为相同.根据水平双向多点输入时程地震反应分析结果，针对本工程结构得出如下主要结论：在多点激励情况下，结构的扭转效应一般较一致激励有明显增大效应，在进行大型结构设计时，务必加以考虑；在多点激励作用情况下，下部结构钢筋混凝土柱的剪力和上部幕墙钢柱的轴力影响因子大于1的情况一般出现在边柱和结构伸缩缝两边的柱子。对于本工程的结构中，0°和135°地震波输入对柱子内力的影响比较大；为了便于设计与计算，对于大型结构的地震反应分析中，可以先进行反应谱分析，然后再将计算结果乘以一定的地震作用效应调整系数来考虑多点输入分析的影响，这样处理的结果能够满足工程设计计算的要求。

摘要： 介绍了福州海峡会展中心扩建工程钢桁架健康监测系统的研究.首先,介绍了结构空间型式及其受力特点;其次,重点介绍了监测内容、自动化传感测试子系统、中心数据库子系统、结构安全预警评估子系统、用户界面子系统和监测测点及布点策略;最后,开发了监测系统的数据分析与安全评定软件.

摘要： 介绍了福州海峡会展中心扩建工程钢桁架健康监测系统的研究.首先,介绍了结构空间型式及其受力特点;其次,重点介绍了监测内容、自动化传感测试子系统、中心数据库子系统、结构安全预警评估子系统、用户界面子系统和监测测点及布点策略;最后,开发了监测系统的数据分析与安全评定软件.

摘要： 本发明公开了一种地下大跨空间结构及其施工方法，包括通过暗挖施工得到的两个边导洞和至少一个中导洞；所述两个边导洞通过层空间支撑结构相连通，且层空间支撑结构设置在中导洞的下方，中导洞内沿轴线方向设有桩顶纵向连系梁，桩顶纵向连系梁下设有桩体支护结构，且桩体支护结构向下穿过层空间支撑结构。本发明结构简单，能实现大跨度空间结构的实施，可以适用于地铁车站、地下停车场、地下多车道公路隧道、地下商业街和地下体育场馆等多种场所，施工方法可执行性强，可以实现地下大跨空间工程的快速、安全施工。

摘要： 本发明公开了一种大跨空间结构滑移梁及施工方法和监控方法，主要涉及建筑工程技术领域；包括滑道，所述滑道的一侧设有支撑梁，所述支撑梁与滑道之间水平设有若干个连接杆，连接杆的一端与滑道固定连接，另一端与支撑梁固定连接，支撑梁远离连接杆的一侧设有若干个撑杆，支撑梁上设有两个预应力拉索固定装置，两个预应力拉索固定装置通过拉索连接，若干个撑杆位于两个预应力拉索固定装置之间，撑杆的一端与支撑梁固定连接，另一端设有与拉索相适应的限位贯穿孔；本发明能确保滑移梁的平面外稳定，能够提高其平面内稳定承载力，能够降低滑移过程中的噪音，对滑移梁的变形量采用非接触式测量方法，精度高，布置简单快捷，能够全场同步测量。

摘要： 发明属于钢结构建筑领域，具体涉及一种大跨空间结构高位等标高带柱滑移结构及方法，包括支撑钢柱和支撑钢柱垂直固定连接的柱间梁，柱间梁上铺设有滑移轨道，滑移轨道上滑动设置有被滑移钢柱，被滑移钢柱的两侧固定设置有滑靴，一侧的滑靴与滑动设置于滑移轨道上的液压顶推器连接。本发明以解决大跨空间结构屋盖重心高，实腹柱无侧向支撑的情况下稳定性差，难以实施柱底滑移的难题。

摘要： 本发明公开了一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，阻尼系统包括阻尼器，阻尼器包括阻尼器外壳、阻尼器盖板、阻尼器活塞、压电堆、摩擦片、弹簧挡板和弹簧；阻尼器活塞包括套筒和活塞杆，套筒的底面与阻尼器外壳的底面相接触组成第一摩擦副，阻尼器通过阻尼器外壳和活塞杆连接在结构杆件中；压电堆设置在套筒内；摩擦片设置在压电堆和阻尼器盖板之间，摩擦片与阻尼器盖板相接触组成第二摩擦副；套筒左、右侧壁的外部分别设置有弹簧挡板，每个弹簧挡板与阻尼器外壳之间设置有弹簧。本发明通过调节压电堆表面电压，使得压电堆沿上下表面法向伸长或缩短，改变摩擦副法向压力，从而改变阻尼器的摩擦力，实现大跨空间结构振动响应的有效抑制。

摘要： 本发明涉及建筑结构的竖向变形监测技术领域，具体来说是一种大跨空间结构竖向变形动态监测方法，步骤如下：在大跨空间结构的各监测点分别布设红外LED灯标靶；在结构的不动点布设红外LED灯标靶作为基准点；在结构的不动点处安装朝向监测点的红外摄像机；调整基准点和监测点的标靶方向使其朝向摄像机；用摄像机对标靶进行拍摄成像并通过采集仪进行坐标解算；布设棱镜并采用带自动马达的全站仪对其坐标进行循环监测；将摄像机和全站仪的监测数据进行联合解算得到最终监测值。本发明同现有技术相比，其优点在于：既可用于大跨度空间结构在稳态荷载下的静态变形监测，也可用于大跨空间结构在灾害天气（台风、地震等）下的动态变形监测。

摘要： 基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监测优化布点方法，属于结构监测技术领域，创建大跨空间结构的有限元分析模型，标记其中的m个单元，并假设m个单元的弹性模量服从某分布；将m个单元的弹性模量依据上述分布随机初始化，并存为Xi，采用有限元分析计算所述大跨空间结构的关键节点的位移之和yi，存储运算结果（Xi，yi）；重复n次，获取n个运算结果数据，n应足够大；利用Spearman秩相关系数分析各个Xj与[y1，y2，…，yn]T的相关性；依据负相关性排序从m个单元中选择相关性系数在设定范围内的单元，作为监测布点的单元位置。该方法可以避免传感器布置的冗余。

摘要： 本发明公开一种大跨空间结构用抗温度应力组件，包括防屈曲内核钢芯支撑件、外包约束套管件、抗应力填充层、封头座，防屈曲内核钢芯支撑件中心部分套设有外包约束套管件，防屈曲内核钢芯支撑件与外包约束套管件设有抗应力填充层，采用抗温度应力组件替换大跨空间结构中温度作用显著的杆件，防屈曲内核钢芯支撑件为极低屈服点钢，极低屈服点钢会通过较早和较大的塑性变形有效地吸收温度变形，不会产生很大的温度应力，良好的延性保证构件不易发生断裂破坏，抗温度应力组件的构造形式避免钢结构杆件因整体稳定性而发生破坏现象，外包约束套管件以及抗应力填充层有效控制温度应力，降低连接节点的负荷，降低框架柱和结构基础的承载需求。

摘要： 实用新型属于钢结构建筑领域，具体涉及一种大跨空间结构高位等标高带柱滑移结构，包括支撑钢柱和支撑钢柱垂直固定连接的柱间梁，柱间梁上铺设有滑移轨道，滑移轨道上滑动设置有被滑移钢柱，被滑移钢柱的两侧固定设置有滑靴，一侧的滑靴与滑动设置于滑移轨道上的液压顶推器连接。本实用新型以解决大跨空间结构屋盖重心高，实腹柱无侧向支撑的情况下稳定性差，难以实施柱底滑移的难题。

摘要： 本实用新型提出一种大跨空间结构模型试验用支座，包括支座和下部支撑，支座与下部支撑通过法兰连接机构或顶柱连接机构连接，支座与下部支撑可拆卸连接，法兰连接机构和顶柱连接机构均能够实现支座和下部支撑的相对位置移动，便于大跨空间结构的安装。本实用新型产生的有益效果是：法兰连接机构或顶柱连接机构可实现支座与下部支撑的相对位移，提高支座适用性，便于大跨空间结构安装；法兰连接机构通过通孔与长条孔相对位置变化实现支座与下部支撑的相对位移；顶柱连接机构通过调整螺纹杆伸入侧板内侧的长度调整支座的相对位置。

摘要： 本实用新型属于结构振动控制减震技术领域，具体涉及一种用于大跨空间结构的三维减震装置；包括水平减震组件、连接架和竖向减震组件；所述的水平减震组件套装在大跨空间结构的水平杆件的两端；所述的连接架套装于杆件的中部并与水平减震组件连接，且连接架可沿水平杆件左右滑动和或前后摆动，从而挤压水平减震组件消耗水平方向的震动能量；所述的竖向减震组件与连接架连接，且竖向减震组件可沿连接架上下滑动，从而消耗杆件竖直方向的震动能量。三维减震装置安装在构件上，不仅可以削减地震造成的构件震动，更能抵消因分风力造成的构件振动，且安装便捷，检修方便。