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烏海奧體中心體育場(chǎng)看臺(tái)罩棚網(wǎng)殼設(shè)計(jì)

作者：金 鑫 等    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
烏海奧體中心體育場(chǎng)看臺(tái)罩棚采用大懸挑雙層空間雙曲面網(wǎng)殼，建筑造型新穎、復(fù)雜。網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)主要采用螺栓球，部分受力較大部位采用焊接球節(jié)點(diǎn)。本文介紹了本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的關(guān)鍵要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：空間雙曲面網(wǎng)殼 風(fēng)洞試驗(yàn) 特殊節(jié)點(diǎn) 懸挑結(jié)構(gòu)
     

    設(shè)計(jì)要點(diǎn)
    一.工程概況：
    烏海市奧體中心體育場(chǎng)坐落于烏海市海南區(qū)濱河新區(qū)，體育場(chǎng)分為A、B、C、D四個(gè)區(qū)，總建筑面積30078m2。

    1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
    1.1.1雙曲面“如意”造型新穎別致；
    1.1.2懸挑大，且無(wú)環(huán)向連通；
    1.1.3拉、壓支座距離短，傾覆力矩大；
    1.1.4罩棚網(wǎng)殼上傾角大，迎風(fēng)面積很大；
    1.1.5后壓桿長(zhǎng)，在負(fù)風(fēng)壓作用時(shí)，抗壓強(qiáng)度低。
    1.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
    烏海奧體中心體育場(chǎng)看臺(tái)罩棚懸挑大，懸挑端頂標(biāo)高高，結(jié)構(gòu)上傾角度大，加之該地區(qū)風(fēng)荷載很大，因此罩棚的抗風(fēng)設(shè)計(jì)是重中之重，故特此做了風(fēng)洞試驗(yàn)。
    1.2.1風(fēng)壓或體形系數(shù)由風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定，進(jìn)行分析后取值。
    1.2.2在網(wǎng)殼分析時(shí)，對(duì)網(wǎng)殼桿件進(jìn)行滿(mǎn)應(yīng)力分析，使網(wǎng)殼桿件的應(yīng)力值比較均勻，充分利用材料強(qiáng)度，節(jié)約材料。
    1.2.3前端壓力支座采用壓力平板支座，按拉壓受力設(shè)計(jì)；后拉桿屬關(guān)鍵部位，連接節(jié)點(diǎn)局部進(jìn)行加強(qiáng)，確保節(jié)點(diǎn)連接可靠。
    1.2.4設(shè)計(jì)時(shí)將A、C區(qū)網(wǎng)殼各分為五大塊，塊體之間設(shè)置變形縫，可避免溫度、不均勻沉降產(chǎn)生的附加應(yīng)力。





    2.4、荷載組合及設(shè)計(jì)控制指標(biāo)
    設(shè)計(jì)中考慮的荷載組合：
    (1) 1.20靜
    (2) 1.20靜 + 1.40活1
    (3) 1.20靜 + 1.40風(fēng)i
    (4) 1.20靜 + 1.40活1 + 0.84風(fēng)i
    (5) 1.20靜 + 0.98活1 + 1.40風(fēng)i
    (6) 1.20靜 + 1.30震8
    (7) 1.20靜 + 0.60活1 + 1.30震8
    設(shè)計(jì)控制指標(biāo)：最大應(yīng)力比控制在0.9以?xún)?nèi)，拉、壓桿長(zhǎng)細(xì)比≤180。
    2.5、特殊節(jié)點(diǎn)分析
    烏海市奧林匹克體育中心看臺(tái)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處于復(fù)雜的空間受力狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)的受力性能對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能和安全性有至關(guān)重要的影響。分別對(duì)A、C區(qū)看臺(tái)上、下支座節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元分析。有限元分析采用大型有限元軟件ANSYS進(jìn)行，鋼材采用理想的彈塑性模型，計(jì)算模型為三維實(shí)體模型。計(jì)算單元選用20節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元3D SOLID95。3D SOLID95單元具有塑性、徐變、應(yīng)力剛化、大變形及大應(yīng)變能力。各桿件內(nèi)力根據(jù)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算確定。
    在整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中選取典型的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，分別為A、C看臺(tái)支座節(jié)點(diǎn)，拉桿支座連接節(jié)點(diǎn)。（見(jiàn)圖5、圖6）

    3、 結(jié)語(yǔ)
    3.1、對(duì)于烏海市奧林匹克體育中心看臺(tái)這類(lèi)大跨度懸挑結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)影響很大， 因此罩棚的抗風(fēng)設(shè)計(jì)是重中之重。
    3.2、壓力支座部位最大壓桿受力比較復(fù)雜，其截面根據(jù)計(jì)算結(jié)果適當(dāng)調(diào)大，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性提供有效保障。
    3.3、后拉桿連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)，有效提高節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜內(nèi)力作用下的承載能力。
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