分享到:

弦支穹顶技术 铸就钢构奇葩

济南奥体中心“东荷西柳”的独特设计理念令人印象深刻,中心东侧的体育馆总建筑面积5.9万平方米,拥有国内“最大的房顶”,外形似一朵饱满的荷花,其跨度为122米,而单位面积用钢量仅200公斤。$$这么大跨度的一个房顶“骨架”是如何施工的呢?据介绍,整个工程通俗地讲就像是拉弓,“弓体”就是穹顶的杆件,“弓弦”就是在穹顶内侧架设的3层钢索。当对“弓弦”钢索施力时,“弓体”杆件就自然向上拱起,一个巨大的房顶也随之形成。$$济南奥体中心体育馆所采用的这一结构被称为弦支穹顶结构又称之为索承网壳...  (本文共1页) 阅读全文>>

权威出处: 建筑时报2010-11-18
《土木工程学报》2005年05期
土木工程学报

联方型弦支穹顶研究

1引言近年来,空间结构领域的研究得到飞速发展。平板网格体系、网壳结构体系以及张拉整体结构体系都在全球范围内得到广泛应用。基于张拉整体思想的预应力空间结构体系,可以充分利用高强拉索的材料特性,并能优化结构体系的内力分布,因而其发展非常迅速。日本Hosei大学的川口卫教授1993年提出并研究了一种新型的复合空间结构———弦支穹顶结构体系[1~3],进行了振动试验研究以验证其动力性能[4]。天津大学结合实际工程,完成了国内首例弦支穹顶屋盖体系———天津塘沽天保中心,以此为基础进行了凯威特-联方型弦支穹顶(指上层网壳中间几圈杆件按凯威特型布置,而其他圈杆件按联方型布置的弦支穹顶)和相应的单层球面网壳的对比分析[5],并对弦支穹顶的稳定性进行了专题研究[6]。浙江大学对弦支穹顶的初始预应力分布及稳定性进行了分析[7],清华大学对凯威特弦支穹顶的承载能力进行了研究[8]。理想的弦支穹顶是在单层球面网壳的下部引入张拉整体体系以增强结构的整体刚...  (本文共7页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

气撑式弦支穹顶施工模拟及充气成形技术研究

基于Tensairity概念的气撑式弦支结构是近年来提出的一种新型的结构体系,其利用不同形态的充气气囊代替了传统弦支结构的竖向撑杆,这种结构具有形式简单、受力明确和施工简便等优势,使其得到很多学者的关注和研究,并得到了迅速的发展,已从平面的气撑式弦支梁和桁架逐渐发展为空间的气撑式张弦穹顶,后者即为本文的主要研究对象。(1)为建立柔性气囊充气前的折叠模型,本文在前人的基础上提出了建立气囊折叠模型的新方法-简化的逆向折叠法(SRF法),大量算例表明该方法计算简便、成本小、且所得模型的精度较高,是可行的气囊折叠建模方法。(2)研究了气囊充气展开的模拟方法-基于热力学的控制体积法(CV法),基于此法借助Abaqus流体腔和流体泵模块成功实现了折叠气囊的充气展开仿真模拟。分析发现,纺锤形气囊的试验充气结果和模拟充气结果的吻合度较高,证明了本文所用充气方法的可行性和准确性。且由充气过程中囊内气压的时程可将充气展开分为等压膨胀和等容膨胀两个过...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于半刚性节点的椭圆形弦支穹顶力学性能的研究

椭圆形弦支穹顶因建筑形态与功能适应性强且属绿色高效的结构体系,近年来在基础设施建设中得到广泛应用。目前对这种结构的研究还不系统,特别是节点刚度的影响还未得到足够的重视,结构形态的不同使得球面弦支穹顶的成果不完全适用,制约了椭圆形弦支穹顶的发展与应用。(1)基于研读国内外大量相关文献,对比分析指出目前已有的刚度计算公式计算结果差异较大的问题,阐述了考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究现状,提出了本文主要研究内容。(2)以调研近些年完成的椭圆形弦支穹顶结构上部网壳节点和钢管规格为基础,结合工程实际和现行规范,同时采用正交设计法,并考虑试验设备和场地等因素,对焊接空心球节点进行试验方案设计。完成试件的材性试验得到钢材的应力—应变关系,为后文有限元分析提供数据支撑。(3)分别选取了9种和6种规格的焊接空心球节点试件,进行了节点刚度试验,直观了解圆钢管焊接球节点在纯弯矩作用下与轴力和弯矩共同作用的力学性能,依据试验结果得到不同受力...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
东南大学

圆及类椭圆形弦支穹顶形状参数优化设计研究

弦支穹顶下弦索杆体系的形态优化,是进行形状参数优化的基础。可以将索杆体系形态优化理解为对上弦单层网壳受力状态的一种主动调整,是改善上弦单层网壳受力性能的一种手段。下弦索杆体系形态的主要优化变量为撑杆高度及各环索力的两组比例关系,这些比例关系与上弦单层网壳的内力分布间很难导出直观量化的对应关系,使得下弦索杆体系形态优化成为弦支穹顶研究中的难点问题。本文从预应力对弦支穹顶受力性能的主动控制入手,利用轴对称特性,将圆形弦支穹顶简化为单榀结构,根据单榀结构中荷载与预应力的平衡关系,提出了弦支穹顶索杆形态优化的等效荷载法,并给出完整的设计流程。通过算例分析研究了预应力等效荷载法的适用性及理想目标变形的设定等问题。以等效荷载法为基础,对圆及类椭圆形弦支穹顶的目标变形比例系数、剖切线形状和矢跨比进行了形状参数优化。通过上述研究,主要结论如下:(1)在弦支穹顶结构中,将下弦索杆体系对上弦单层网壳的竖向支承和水平约束作用等效为预应力荷载,提出了弦...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

大跨度异形弦支穹顶结构选型及稳定性研究

随着建筑造型审美和建筑使用功能要求的发展,水平投影呈椭圆、类椭圆等异形场馆建筑逐渐增多,在新兴的大跨度异形屋盖中应用高效的弦支穹顶结构可以较好的满足经济与安全的要求,而整体稳定通常是弦支穹顶结构的控制因素,所以大跨度异形弦支穹顶结构选型及稳定性研究意义重大。在已有弦支穹顶工程应用的基础上,对结构选型进行总结,并且基于Midas Gen有限元软件进行大跨度异形弦支穹顶结构选型分析,主要进行网格形式、椭圆弦支穹顶上部网壳找形对结构性能影响的研究以及类椭圆、正多边形弦支穹顶的结构选型分析。目前弦支穹顶稳定性的分析方法基本上沿用网壳结构稳定分析的理论与思路,尚无合理的规范或标准可依。本文利用ABAQUS有限元软件对弦支穹顶进行全过程分析,研究其考虑几何非线性、材料非线性的稳定性能,研究并提出适用于弦支穹顶的初始几何缺陷施加方法和只进行几何非线性全过程分析时的安全系数取值K,量化材料非线性对稳定极限承载力的影响。探究水平投影形状、矢跨比、...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>