淺談大跨度建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-13 15:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖 國家體育場工程為特級(jí)體育建筑，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限 100年，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 50 年，耐火等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)為 ；場地類別為Ⅱ類 ~Ⅲ類，抗震設(shè)防烈度為 8 度，抗震 設(shè)防分類乙類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，人防等級(jí) 6 級(jí)（物資庫），地下防水等級(jí) 1 級(jí)。 國家體育場建筑頂面呈鞍形，長軸方向最大尺寸為，短軸方向最大尺寸為，最高處高 69m，最低處高 40m，中間開口南北長 圖 182m，東西寬 124m，主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型大跨度，交叉旋轉(zhuǎn)編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu)。體育館看臺(tái)為鋼筋混凝土框架支撐的碗形結(jié)構(gòu)，兩部分在結(jié)構(gòu)體系上相互脫開。大跨度的屋蓋支撐在 24 根桁架柱之上，柱距 為 。屋蓋結(jié)構(gòu)采用交叉平面桁架體系，住桁架圍繞屋頂洞口環(huán)梁放射型布置。 國家體育場造型非常獨(dú)特，構(gòu)件尺寸巨大，存在大量扭曲構(gòu)件，很多方面均超出現(xiàn)有技術(shù)的涵蓋范圍，其設(shè)計(jì)、加工制作及安裝難度前所未有，具有極大的挑戰(zhàn)性。在設(shè)計(jì)中大量采用新技術(shù)、新材料、新工藝，進(jìn)行了許多研究工作和技術(shù)創(chuàng)新，填補(bǔ)了國內(nèi)多項(xiàng)空白，很多成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。設(shè)計(jì)過程中取得了以下成果： （ 1） 首次在我國建筑工程中采用三維建模軟件 CATIA 解決復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的建模問題； （ 2） 采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)、高性能超厚鋼板，對(duì)于改善結(jié)構(gòu)的安全 性與施工性能、控制用鋼量起到重要作用； （ 3） 首次提出風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算方法，解決大跨度結(jié)構(gòu)下的風(fēng)致響應(yīng)問題； （ 4） 提出大跨度結(jié)構(gòu)溫度場計(jì)算方法，合理確定合攏溫度與最大正、負(fù)差； （ 5） 在 ANSYS 軟件平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)與優(yōu)化功能，用于大跨度結(jié)構(gòu)的優(yōu)先設(shè)計(jì)； （ 6） 提出根據(jù)焊接薄壁箱結(jié)構(gòu)中板件的應(yīng)力狀態(tài)確定有效寬 度的方法，并結(jié)合薄壁箱形構(gòu)件在拉、壓、雙彎、雙剪、扭等各種受力狀態(tài)的設(shè)計(jì)公式； （ 7） 提出空間扭曲薄壁箱形構(gòu)件的計(jì)算方法與設(shè)計(jì)方法； （ 8） 提出空間扭箱形構(gòu)件的空間表示方法； （ 9） 提出桁架單 K 節(jié)點(diǎn)與雙弦桿 KK 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法； （ 10） 提出桁架柱內(nèi)柱節(jié)點(diǎn)與外節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法； （ 11） 提出桁架柱柱腳的成套設(shè)計(jì)方法。 上述成果均已應(yīng)用于國家體育場大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于保障結(jié)構(gòu)的安全性，有效控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有
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