某异形管桁架矸石棚结构设计与分析
发布时间：2021-11-05 08:55
本文以某异形管桁架矸石棚工程为背景,根据地形条件、建设方需求等方面从结构方案比选、混凝土短柱布置、支撑布置等方面系统的阐述异形管桁架矸石棚的结构设计方案,并论述几种参数对结构安全性、经济性、适用性的影响,确定出适用于本工程的结构基本参数及结构形式。由于风荷载对空间管桁架结构的影响较大,体型较为规则的管桁架结构一般可按照相关规范中的体型系数取值,但本工程受地形条件的限制,矸石棚体型不规则,目前我国荷载规范中没有相似体型的风荷载体型系数可供参考,因此,本文通过CFD数值模拟技术对该异形矸石棚进行8个风向角数值风洞模拟,根据数值模拟结果计算得出针对该异形矸石棚较为精确的风荷载体型系数。此外还从数值模拟结果中得出结构在不同风向下所受风压作用情况,分析得出315°风向时,风压系数值较其他风向偏大,且各风向在矸石棚最高位置处,棚顶上表面压力梯度较大,受力情况相对复杂,结构设计中需引起重视。然后利用STCAD管结构设计软件对异形管桁架矸石棚进行结构设计与分析,分析结果表明该结构受力合理,并利用软件的施工图设计模块完成异形管桁架矸石棚的施工图设计,实现结构从建模到分析计算再到施工图出图的一体化分析设计...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河南体育场屋面结构破坏
随着社会的发展，城市对建筑物美观的需求越来越高，建筑物逐渐向外观复杂，体型特殊的趋势发展，外形复杂的同时也为结构设计及施工带来了难度。由于管桁架结构在国内外的发展相对较晚，目前针对管桁架的标准、规程还仅局限于体型较规则的建筑物，对于体型异形、不规则的管桁架在结构设计方面还无太明确的说明，所以针对体型特殊，形状不规则的管桁架进行结构设计方面的探讨具有一定意义。风荷载对空间管桁架结构一般影响较大，风荷载时常作为管桁架结构设计时的控制荷载之一[1]，对于轻型钢结构来说，风荷载作用的影响甚至超过了地震荷载的作用，因此在设计此类大型空间网格结构时应高度重视风荷载对结构的响应。近些年我国发生了多起因风作用而导致结构破坏的实例，2004 年河南省体育馆（图 1-1）在九级大风的作用下，屋面结构的支撑体系遭到严重损坏，屋面的围护结构被大风吹翻[2]；北京首都国际机场 T3 航站楼的屋面结构在风作用下两年内被损坏三次，图 1-2 所示为航站楼屋顶的金属屋面板被大风掀翻[3]。
图 1-3 韩国大邱体育馆 图 1-4 日本大阪关西机场Fig.1-3 Daegu Stadium, South Korea Fig.1-4 Osaka Kansai Airport, Japan目前，各类管桁架结构的发展越来越迅猛，使管桁架结构的发展与利用的空间越发广泛，宝钢三期工程采用了构件为方钢管的管桁架，上海“东方明珠”电视塔、长春的南岭万人体育馆采用了圆钢管和方钢管作为构件的管桁架结构体系[10]；天津市的国家海洋博物馆采用了门式钢管桁架的结构体系[11]；位于常州市的体育会展中心（图 1-5），其屋盖部分采用了倒三角形截面的管桁架结构；南京市国际展览中心（图 1-6），采用了钢管拱桁架的结构形式；义乌体育馆其罩棚部分采用了双向斜交管桁架结构形式；株洲市文体中心其屋盖部分采用了正放四边形管桁架结构体系；广州亚运会综合体育馆的屋盖部分由网壳、拱架、桁架三种体系共同组成。以上实例很大程度的体现了我国管桁架结构的发展，管桁架结构的广泛应用与其自身特点密不可分。钢管构件因其外形美观、可形成不同的曲线形式，美学效果好，获得了各地建筑工程师、结构工程师的认可；管桁架结构的连接节点大多采用相贯节点，该节点不仅形式美观，而且节点自重较轻，施工安装简便。
【参考文献】：
期刊论文
[1]45m跨度钢结构储煤棚设计探讨[J]. 刘健康. 煤炭工程. 2019(04)
[2]CFD技术发展及其在航空领域中的应用进展[J]. 罗磊,高振勋,蒋崇文. 航空制造技术. 2016(20)
[3]某大厦外挂悬挑网壳与主体结构协同作用分析[J]. 孟文清,桂麟辉,张亚鹏. 钢结构. 2016(08)
[4]大跨度碟型螺旋管桁架钢结构屋盖设计[J]. 赵楠,胡正平,李婷. 结构工程师. 2016(02)
[5]某热电厂大跨度干煤棚结构设计与分析[J]. 郭云,陈辉,于海凤. 建筑结构. 2015(17)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]双柱面网壳并列布置风致干扰的数值模拟研究[J]. 罗尧治,孙斌. 空间结构. 2008(01)
[8]建筑数值风洞的基础研究[J]. 侯爱波,汪梦甫. 湖南大学学报(自然科学版). 2007(02)
[9]不同地貌下几个典型屋盖的风压特性[J]. 李方慧,倪振华,沈世钊. 建筑结构学报. 2007(01)
[10]杭州大剧院的结构设计[J]. 周嵘,陈忠麟,朱一峰,冯军洪. 建筑结构. 2003(10)
硕士论文
[1]管桁架结构柱脚约束研究[D]. 韩德.河北工程大学 2018
[2]大跨度管桁架结构施工关键技术分析[D]. 郑浩然.西安理工大学 2018
[3]朝阳某热电厂煤棚空间结构设计与分析[D]. 曲庆文.哈尔滨工程大学 2018
[4]大跨裙摆屋盖风荷载特性数值模拟研究[D]. 胡正生.合肥工业大学 2018
[5]大跨干煤棚风荷载数值模拟及风振疲劳研究[D]. 孙轩涛.浙江大学 2018
[6]某煤场棚化结构设计与分析[D]. 张妍.河北工程大学 2017
[7]大跨度空间新型管桁架及节点力学性能研究[D]. 陈彦.天津大学 2017
[8]大跨空间结构屋面风荷载数值模拟研究[D]. 韩凤清.天津大学 2017
[9]某大跨度干煤棚结构选型与抗震性能研究[D]. 齐旭东.北京交通大学 2016
[10]不规则管桁架干煤棚结构设计与分析[D]. 刘艳.河北工程大学 2015
本文编号：3477487
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河南体育场屋面结构破坏
随着社会的发展，城市对建筑物美观的需求越来越高，建筑物逐渐向外观复杂，体型特殊的趋势发展，外形复杂的同时也为结构设计及施工带来了难度。由于管桁架结构在国内外的发展相对较晚，目前针对管桁架的标准、规程还仅局限于体型较规则的建筑物，对于体型异形、不规则的管桁架在结构设计方面还无太明确的说明，所以针对体型特殊，形状不规则的管桁架进行结构设计方面的探讨具有一定意义。风荷载对空间管桁架结构一般影响较大，风荷载时常作为管桁架结构设计时的控制荷载之一[1]，对于轻型钢结构来说，风荷载作用的影响甚至超过了地震荷载的作用，因此在设计此类大型空间网格结构时应高度重视风荷载对结构的响应。近些年我国发生了多起因风作用而导致结构破坏的实例，2004 年河南省体育馆（图 1-1）在九级大风的作用下，屋面结构的支撑体系遭到严重损坏，屋面的围护结构被大风吹翻[2]；北京首都国际机场 T3 航站楼的屋面结构在风作用下两年内被损坏三次，图 1-2 所示为航站楼屋顶的金属屋面板被大风掀翻[3]。
图 1-3 韩国大邱体育馆 图 1-4 日本大阪关西机场Fig.1-3 Daegu Stadium, South Korea Fig.1-4 Osaka Kansai Airport, Japan目前，各类管桁架结构的发展越来越迅猛，使管桁架结构的发展与利用的空间越发广泛，宝钢三期工程采用了构件为方钢管的管桁架，上海“东方明珠”电视塔、长春的南岭万人体育馆采用了圆钢管和方钢管作为构件的管桁架结构体系[10]；天津市的国家海洋博物馆采用了门式钢管桁架的结构体系[11]；位于常州市的体育会展中心（图 1-5），其屋盖部分采用了倒三角形截面的管桁架结构；南京市国际展览中心（图 1-6），采用了钢管拱桁架的结构形式；义乌体育馆其罩棚部分采用了双向斜交管桁架结构形式；株洲市文体中心其屋盖部分采用了正放四边形管桁架结构体系；广州亚运会综合体育馆的屋盖部分由网壳、拱架、桁架三种体系共同组成。以上实例很大程度的体现了我国管桁架结构的发展，管桁架结构的广泛应用与其自身特点密不可分。钢管构件因其外形美观、可形成不同的曲线形式，美学效果好，获得了各地建筑工程师、结构工程师的认可；管桁架结构的连接节点大多采用相贯节点，该节点不仅形式美观，而且节点自重较轻，施工安装简便。
【参考文献】：
期刊论文
[1]45m跨度钢结构储煤棚设计探讨[J]. 刘健康. 煤炭工程. 2019(04)
[2]CFD技术发展及其在航空领域中的应用进展[J]. 罗磊,高振勋,蒋崇文. 航空制造技术. 2016(20)
[3]某大厦外挂悬挑网壳与主体结构协同作用分析[J]. 孟文清,桂麟辉,张亚鹏. 钢结构. 2016(08)
[4]大跨度碟型螺旋管桁架钢结构屋盖设计[J]. 赵楠,胡正平,李婷. 结构工程师. 2016(02)
[5]某热电厂大跨度干煤棚结构设计与分析[J]. 郭云,陈辉,于海凤. 建筑结构. 2015(17)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]双柱面网壳并列布置风致干扰的数值模拟研究[J]. 罗尧治,孙斌. 空间结构. 2008(01)
[8]建筑数值风洞的基础研究[J]. 侯爱波,汪梦甫. 湖南大学学报(自然科学版). 2007(02)
[9]不同地貌下几个典型屋盖的风压特性[J]. 李方慧,倪振华,沈世钊. 建筑结构学报. 2007(01)
[10]杭州大剧院的结构设计[J]. 周嵘,陈忠麟,朱一峰,冯军洪. 建筑结构. 2003(10)
硕士论文
[1]管桁架结构柱脚约束研究[D]. 韩德.河北工程大学 2018
[2]大跨度管桁架结构施工关键技术分析[D]. 郑浩然.西安理工大学 2018
[3]朝阳某热电厂煤棚空间结构设计与分析[D]. 曲庆文.哈尔滨工程大学 2018
[4]大跨裙摆屋盖风荷载特性数值模拟研究[D]. 胡正生.合肥工业大学 2018
[5]大跨干煤棚风荷载数值模拟及风振疲劳研究[D]. 孙轩涛.浙江大学 2018
[6]某煤场棚化结构设计与分析[D]. 张妍.河北工程大学 2017
[7]大跨度空间新型管桁架及节点力学性能研究[D]. 陈彦.天津大学 2017
[8]大跨空间结构屋面风荷载数值模拟研究[D]. 韩凤清.天津大学 2017
[9]某大跨度干煤棚结构选型与抗震性能研究[D]. 齐旭东.北京交通大学 2016
[10]不规则管桁架干煤棚结构设计与分析[D]. 刘艳.河北工程大学 2015
本文编号：3477487
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