摘要 ：

多重环索-张弦组合屋盖为复杂的弦支穹顶结构。任一拉索瞬断均会对屋盖结构产生十分显著的动力冲击作用。针对多重环索-张弦穹顶屋盖的结构特点,提出基于AP法的断索冲击动力分析方法。针对断索失效路径、断索持续时间、结构阻尼比及屋盖初始荷载等参数开展敏感性分析,得到适用于多重环索-张弦屋盖的断索冲击动力分析的适用参数。剩余屋盖结构的动力分析结果表明:拉索瞬断冲击下,剩余屋盖的位移及内力响应均会不同程度地大于拉索静力失效,拉索瞬断引起的冲击效应不可忽视。而且,部分结构响应的动力放大系数会大显著大于规范所推荐的放大系数DAF=2.0。不同类型的拉索瞬断分析结果表明:同一重环索中任一拉索瞬断引起的动力效应大致...

关键词 ：

动力响应 动力放大系数 多重四边环索 张弦梁 拉索瞬断

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摘要 ：

近年来,随着中国经济的快速发展,为满足各种文化、体育、交通及社会活动的需要,建造大跨空间结构的需求日益增多,空间结构的工程实践取得重要进展,各种形式的空间结构体系被成功应用于体育场馆、会展中心、文化娱乐场所、机场航站楼、植物园温室、厂房及库房等.为展现我国空间结构的最新成就,推动空间结构的进一步发展,从四个方面对空间结构的近期发展与工程实践进行总结和回顾,内容涉及了空间结构的实际工程应用、发展回顾、应用案例汇总、结构设计考虑、工程结构体系介绍以及空间结构的创新等.1)空间网格结构在机场航站楼的应用.近年来,我国建造了若干座机场,空间网格结构是机场航站楼的主要结构形式.对近十年我国机场航站楼工程进行了汇总,对新建的北京大兴国际机场的结构体系和相关技术进行了详细介绍.由于机场航站楼屋面覆盖面积大,其温度效应和地震响应是结构设计中需要考虑的重要因素.以深圳宝安机场T3航站楼为例,介绍了其设计做法.2)铝合金空间结构的发展.与空间钢结构相比,铝合金空间结构具有很多独特的优势.对近年来我国铝合金空间结构的应用工程进行了汇总,详细介绍了上海辰山植物园温室和南京牛首山佛顶宫铝合金空间网格结构的结构体系和设计细节.结果表明,采用板式铆接节点的铝合金单层空间网格结构是一种性能优良的体系,具有空间跨越能力强,自由曲面建筑造型美等特点.3)索结构体系创新.索结构是空间结构的一种重要形式.近年来,随着各种大型体育赛事的承办,索结构体系主要应用于各类体育场馆中.并按四种类型介绍索结构体系的创新与发展:a.索穹顶结构.回顾了索穹顶结构在中国的发展,详细介绍了天津理工大学体育馆索穹顶结构体系,介绍了雅安天全体育馆采用金属屋面的做法.然而,与国际发展水平相比,我国在索穹顶体系应用上仍存在差距.b.弦支穹顶结构.介绍了弦支穹顶结构在济南奥体中心体育馆、常州奥体中心体育馆、北京工业大学体育馆及大连体育中心体育馆中的工程应用,对大连体育中心体育馆采用的新型巨型网格弦支穹顶结构体系进行了说明.c.轮辐式索结构.介绍了轮辐式索结构在中国的工程实践,主要包括佛山世纪莲体育场、枣庄体育场和武汉五环体育中心体育场.作为典型工程,介绍了三种不同类型轮辐式索结构体系,分别为深圳宝安体育场采用的双层索桁架体系、苏州奥体中心体育场采用的单层索网体系、徐州奥体中心体育场和郑州奥体中心体育场采用的大开口索承网格结构体系.d.索网结构.分别介绍了为2022年冬奥会建设的国家速滑馆索网结构和国家重大科学工程500 m口径球面射电望远镜(FAST)主动反射面采用的索网结构.4)膜结构工程实践.膜结构具有轻质、透光等独有特性,近年来广泛应用于各类建筑结构中.回顾了膜结构在中国的发展,介绍了膜结构在体育场屋面体系中的应用,以及ETFE膜结构的应用情况.随着中国城镇化建设发展和国家全民建设运动以及环境保护政策的需求,为充气膜结构应用提供了发展空间,并在近年得到了快速发展.

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空间网格结构 空间结构 发展与回顾 铝合金空间结构 索结构 工程实践 膜结构

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摘要 ：

无环索弦支穹顶结构的下部预应力索支体系较为繁冗,影响其整体受力性能且给施工造成一定困难,需要进行合理优化。以某体育馆60 m跨屋盖为实例,研究去索对无环索弦支穹顶结构静力性能的影响。针对原结构下部三层预应力索支体系,设计了四种去索方案,综合分析不同去索方案对上部网壳结构总应变能、整体结构最大竖向位移和承载力的影响程度,确定最优去索方案。模拟最优去索方案对无环索弦支穹顶结构进行静力性能参数分析,研究撑杆高度、拉索索力、初始几何缺陷对结构刚度和承载力的影响。结果表明:去索位置越靠近中心,对上部单层网壳总应变能影响越小,对结构刚度和结构承载力的削弱越小,节约用钢量越少;去除第三层索对上部单层网壳应变...

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静力性能 空间结构 去索方案 无环索弦支穹顶

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现有预应力空间结构有很多采用环索,环索是结构关键构件且索力巨大.环索作为关键构件不利于结构抗连续倒塌,环索拉力巨大增加了结构设计、施工等方面的难度.为解决以上问题,提出了无环索预应力索支结构新体系,详细介绍了新体系的构成、结构特点、理论与试验研究进展.目前为止,已经研发出无内环空间索桁结构、无内环单层索支结构、无环索弦支穹顶结构和无环索大开口索承网壳结构等具体形式.基于理论与试验研究成果发现,无环索预应力索支结构新体系具有很好的抗连续倒塌性能,索力分布均匀、拉力显著降低,而且易于制作和施工,具有很强的工程实践可行性.

关键词 ：

无环索大开口索承网壳结构 预应力空间结构 无环索弦支穹顶结构 无内环空间索桁结构 无内环单层索支结构 无环索预应力索支结构

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基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性。改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰。改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况。以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例。首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态。然后,基于荷载态采用杆件瞬时移除技术完成断索模拟,采用中心差分积分模式的修正拉格朗日列式增量解法求解断后无环索弦支穹顶的杆件内力时程和节点位移时程。同时,基于杆件内力时程和节点位移时程,求得上部网壳每根杆件的应变能时程。最后,在此基础上,求得上部网壳总应变能时程和上部网壳杆件应变能变化率标准差。如果某部位断索后发生了结构连续倒塌,则该位置拉索的重要性排在首位或并列排在首位;如果未发生结构连续倒塌,则根据不同部位断索后的上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差为指标评价不同部位拉索的重要性。比较上部网壳总应变能变化量峰值,当断索后上部网壳总应变能变化量峰值越大,则该部位的拉索重要性越高;当上部网壳总应变能变化量峰值较为接近时,应补充比较上部网壳杆件应变能变化率标准差:上部网壳杆件应变能变化率标准差越大,拉索重要性越高。结果显示:无环索弦支穹顶的所有拉索预应力乘以相同倍数后以及所有拉索的截面面积乘以相同�

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弦支穹顶 应变能 无环索弦支穹顶 拉索重要性 空间结构

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基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性.改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰.改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况.以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例.首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态.然后,基于荷载态采用杆件瞬时移除技术完成断索模拟,采用中心差分积分模式的修正拉格朗日列式增量解法求解断后无环索弦支穹顶的杆件内力时程和节点位移时程.同时,基于杆件内力时程和节点位移时程,求得上部网壳每根杆件的应变能时程.最后,在此基础上,求得上部网壳总应变能时程和上部网壳杆件应变能变化率标准差.如果某部位断索后发生了结构连续倒塌,则该位置拉索的重要性排在首位或并列排在首位;如果未发生结构连续倒塌,则根据不同部位断索后的上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差为指标评价不同部位拉索的重要性.比较上部网壳总应变能变化量峰值,当断索后上部网壳总应变能变化量峰值越大,则该部位的拉索重要性越高;当上部网壳总应变能变化量峰值较为接近时,应补充比较上部网壳杆件应变能变化率标准差:上部网壳杆件应变能变化率标准差越大,拉索重要性越高.结果显示:无环索弦支穹顶的所有拉索预应力乘以相同倍数后以及所有拉索的截面面积乘以相同倍数后,采用以结构总应变能作为评价指标的拉索重要性评价结论会随预应力倍数和截面面积倍数的变化发生明显变化.这种现象的主要原因是下部预应力索杆体系应变能下降而上部单层网壳应变能上升,导致结构总应变能变化规律复杂.基于改进应变能法,采用上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差作为评价指标,则拉索重要性评价结论不随预应力倍数、截面面积倍数和上部网壳形式的变化而变化,避免了下部预应力索杆体系应变能下降带来的干扰,且可以有效区分不同部位的拉索重要性.研究表明:基于结构总应变能指标的拉索重要性评价方法不适用于无环索弦支穹顶,提出的改进应变能法可以有效评价无环索弦支穹顶不同部位拉索的重要性.基于改进应变能法分析发现:最外层预应力索杆体系中索力较大,断索的不对称变形导致不同部位拉索的重要性略有区别,拉索的中间段的重要性略小于其余各段;其余各层的索力远小于最外层,不同部位拉索的重要性没有明显区别.不同层预应力索杆体系之间,最外层的拉索重要性最高,向内依次降低.分析中还发现,断索部位附近的网壳杆件应变能变化较为明显,而距离断索部位较远的网壳杆件受到的影响很小;断索仅对无环索弦支穹顶的局部有影响,对结构主体的影响不大.

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应变能 弦支穹顶 拉索重要性 无环索弦支穹顶 空间结构

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基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性。改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰。改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况。以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例。首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态。然后,基于荷载态采用杆件瞬时移...

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应变能 弦支穹顶 拉索重要性 无环索弦支穹顶 空间结构

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我国传统建筑业正在向工业化、绿色化、信息化转型,同时,防疫救灾对大空间结构快速建造提出迫切要求,创新研究现场整体快速装配的空间钢结构体系是建筑行业的重大需求.传统非装配式现场焊接空间钢结构体系存在建设周期长、施工污染环境等问题;已有装配式网格结构、网壳结构承载力低,难以实现大跨度.作者对索穹顶结构、弦支穹顶结构、张弦桁架结构及索网结构等半装配式整体张拉结构从形态分析、力学性能研究、施工成形分析及模型试验研究等方面总结了该类结构优势及存在问题.基于工业4.0智能建造和建筑工业化新理念,提出创新研发现场快速装配的大跨度预应力空间结构体系及其连接节点,在现场快速整体装配、整体张拉及智能建造等方面开展...

关键词 ：

体系创新 大跨度 快速装配 智能建造 空间钢结构 预应力

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摘要 ：

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形.为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型.基于修正S-R (Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征.研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小.

关键词 ：

S-R(Swaying-Rocking)模型 自振特性 弦支穹顶结构 地震响应 土-结构相互工作

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摘要 ：

基于初始几何缺陷随机分布特点,提出了弦支穹顶结构整体稳定分析的初始缺陷概率法,得到初始几何缺陷最大值和分布形式的合理取值.该方法全面考虑了节点施工定位偏差、杆件初偏心与初弯曲对弦支穹顶结构非线性整体稳定性的影响,其计算稳定性比传统特征值屈曲模态法的低30％左右.通过灵敏度分析,得到缺陷大小及分布对体系整体稳定的影响规律.研究表明:初始缺陷概率法能充分揭示初始几何缺陷对弦支穹顶结构整体稳定性的影响规律,初始几何缺陷的分布和大小更符合实际,并且偏于安全,得到的整体稳定系数具有一定可靠性.该法在2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到有效应用,模型试验验证了该方法的正确性.

关键词 ：

初始几何缺陷 弦支穹顶 概率法

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