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烏海奧體中心體育場(chǎng)看臺罩棚網(wǎng)殼設計

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)看臺罩棚采用大懸挑雙層空間雙曲面網(wǎng)殼，建筑造型新穎、復雜。網(wǎng)殼節點(diǎn)主要采用螺栓球，部分受力較大部位采用焊接球節點(diǎn)。本文介紹了本工程的結構特點(diǎn)及設計時(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 特殊節點(diǎn) 懸挑結構
     

    設計要點(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濱河新區，體育場(chǎng)分為A、B、C、D四個(gè)區，總建筑面積30078m2。

    1、結構特點(diǎn)
    1.1、網(wǎng)殼結構特點(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(cháng)，在負風(fēng)壓作用時(shí)，抗壓強度低。
    1.2、結構設計要點(diǎn)：
    烏海奧體中心體育場(chǎng)看臺罩棚懸挑大，懸挑端頂標高高，結構上傾角度大，加之該地區風(fēng)荷載很大，因此罩棚的抗風(fēng)設計是重中之重，故特此做了風(fēng)洞試驗。
    1.2.1風(fēng)壓或體形系數由風(fēng)洞試驗測定，進(jìn)行分析后取值。
    1.2.2在網(wǎng)殼分析時(shí)，對網(wǎng)殼桿件進(jìn)行滿(mǎn)應力分析，使網(wǎng)殼桿件的應力值比較均勻，充分利用材料強度，節約材料。
    1.2.3前端壓力支座采用壓力平板支座，按拉壓受力設計；后拉桿屬關(guān)鍵部位，連接節點(diǎn)局部進(jìn)行加強，確保節點(diǎn)連接可靠。
    1.2.4設計時(shí)將A、C區網(wǎng)殼各分為五大塊，塊體之間設置變形縫，可避免溫度、不均勻沉降產(chǎn)生的附加應力。





    2.4、荷載組合及設計控制指標
    設計中考慮的荷載組合：
    (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
    設計控制指標：最大應力比控制在0.9以?xún)?，拉、壓桿長(cháng)細比≤180。
    2.5、特殊節點(diǎn)分析
    烏海市奧林匹克體育中心看臺網(wǎng)殼結構節點(diǎn)處于復雜的空間受力狀態(tài)，節點(diǎn)的受力性能對結構的受力性能和安全性有至關(guān)重要的影響。分別對A、C區看臺上、下支座節點(diǎn)進(jìn)行了非線(xiàn)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，計算模型為三維實(shí)體模型。計算單元選用20節點(diǎn)三維實(shí)體單元3D SOLID95。3D SOLID95單元具有塑性、徐變、應力剛化、大變形及大應變能力。各桿件內力根據整體結構計算確定。
    在整個(gè)鋼結構節點(diǎn)中選取典型的節點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，分別為A、C看臺支座節點(diǎn)，拉桿支座連接節點(diǎn)。（見(jiàn)圖5、圖6）

    3、 結語(yǔ)
    3.1、對于烏海市奧林匹克體育中心看臺這類(lèi)大跨度懸挑結構，風(fēng)荷載對結構影響很大， 因此罩棚的抗風(fēng)設計是重中之重。
    3.2、壓力支座部位最大壓桿受力比較復雜，其截面根據計算結果適當調大，對整個(gè)結構的安全性提供有效保障。
    3.3、后拉桿連接節點(diǎn)進(jìn)行加強，有效提高節點(diǎn)在復雜內力作用下的承載能力。
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