大跨度空間結構
關注創建者：YYW月牙灣 創建時間：2016-12-13
大跨度空間結構的視頻教程
大跨度空間結構的實例教程
在實例中解讀空間結構關鍵性問題
課程背景
大跨度空間結構是國家建筑科學技術發展水平的重要標志之一。世界各國對空間結構的研究和發展都極為重視，例如國際性的博覽會、奧運會、亞運會等，各國都以新型的空間結構來展示本國的建筑科學技術水平，空間結構已經成為衡量一個國家建筑技術水平高低的標志之一。
隨著科技水平的提高，我國空間結構理論分析近年來得到了長足的發展，計算方法由連續化分析到離散化分析，由近似計算到精確分析，由等效靜力分析到直接動力分析，由線性分析到非線性分析。研究方法向理論、試驗與大量計算機分析相結合的方向發展。
課程內容
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展開 應用混合型精細時程積分算法研究了大跨度拱在空間變化的非平穩地震動作用下的隨機
影響問題。采用的非平穩隨機地震動功率譜模型是根據多次地震動記錄提出的, 既考慮了多點激勵
的行波效應, 又考慮了地震動的空間相干性, 具有廣泛的代表意義
大跨度拱在空間變化的非平穩隨機地震動作用下的隨機響應.pdf
大跨度橋梁結構理論計算
大跨度橋梁結構計算理論.part1.rar
大跨度橋梁結構計算理論.part2.rar
大跨度橋梁結構計算理論.part3.rar
但優化只能局限于外立面，無法進行空間結構的優化。
圖 1 框架核心筒模型
圖 2 外框架優化結果
但是 OptiStruct 需要有較強的有限元知識和力學功底，對于建筑師來講使用通用有限元軟件實屬不易，因此本文后續內容都采用 solidThinking Inspire 來進行，該軟件操作方便， 簡單易學更適合建筑師使用。
三、solidThinking Inspire 在建筑設計中的運用
使用 solidThinking Inspire 能夠較好的完成復雜建筑設計，可以快速得到最優的結構布置方案，并且能夠帶來建筑的美觀效果，以下以兩個例子進行展示。
3.1 大跨度空間結構優化算例
一座大跨度空間結構如圖 3 所示，結構分為兩個區域，表面銀色一層為膜結構僅作為維護結構，不進行優化設計。下部棕色部分為受力部分，材料屬性為鋼材，作為受力結構進行優化設計。在膜結構表面處施加豎向荷載，將鋼結構的邊緣部分設置固端支座，進行連續體的拓撲優化計算。
圖 3 建筑方案與工況
材料屬性對于優化結果是一個重要的影響因素，主要在于其彈性模量和屈服強度差異較大。而在建筑結構中對于結構的變形和應力值有著嚴格的控制，因此在計算時分為兩組，分別采用不同的鋼材屬性進行計算。
展開 ▼ 現場實施圖
結語
（1）本工程中央站房66m跨大跨度鋼結構桁架采用分段吊裝、高空合攏的吊裝方案進行吊裝，C、D兩個流水段共用時4個月完成了12000t鋼結構的吊裝工作，為確保工程總體施工進度打下了堅實的基礎。
（2）本工程大跨度鋼結構桁架施工過程中，結構最大變形36mm，最大應力45.51Mpa，結構變形和應力均滿足規范和設計要求。分段吊裝施工與結構一次成型相比，附加變形1.9mm，附加應力1.2MPa，附加變形和附加應力均較小，滿足施工要求。分段吊裝、高空合攏吊裝方案安全合理。
來源： 科技建工 （crceg-science）
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分享一個大空間結構抗火的有限元案例，不足之處還請批評指教。
有限元分析對象為肋環型單層網殼，建筑高度設為6m，建筑面積約為500m2，采用矩形鋼梁200x200x10，材料為Q345，熱工參數取自歐規。
升溫曲線選擇李國強老師、杜詠老師的大空間建筑火災空氣升溫經驗公式。 大空間火災升溫曲線簡潔易懂，易于應用在工程計算中。
1、 大空間火災升溫曲線
參考文獻：
李國強,杜詠.實用大空間建筑火災空氣升溫經驗公式
網架結構在大跨度空間結構中的應用非常廣泛，網架可通過支座與預埋件和混凝土柱連接，最終與基礎連接，如圖1所示。鋼網架結構在多種大跨工程當中得到了越來越多的運用[1]。但鋼網架在安裝的過程中受到結構自重、風荷載等影響，導致網架在合攏時桿件無法精準對接，而傳統的網架支座對網架位移的調節能力有限，因此有必要對網架支座節點的構造進行進一步研究。
自從龍卷風模擬器誕生以來，國內外學者陸續研究了龍卷風對低矮/高層建筑、大跨度空間結構和大跨度橋梁等風敏感結構的影響。然而對大型冷卻塔的研究相對較少，為了合理評估大型冷卻塔等核電類基礎設施抵御龍卷風侵襲能力，需要進一步了解龍卷風作用下鋼筋混凝土冷卻塔的風荷載及其效應。
本研究的目的是闡明龍卷風作用下大型冷卻塔結構表面風荷載分布規律，揭示龍卷風作用下的鋼筋混凝土冷卻塔失效機理。
01
整體穩定分析的意義
空間大跨桁架結構多尺度節點有限元分析
為便于對大跨度空間結構進行風荷載非線性動力時程分析，需要對脈動風進行模擬?；贛atlab語言利用AR法對Davenport風譜水平脈動風和Panofsky風譜豎向脈動風進行模擬，并對特定節點坐標的節點力進行求解，模擬結果擬合良好。此外，對代碼進行了詳細地注釋，可供各位朋友參考。附件為matlab代碼。
3.1 大跨度空間結構優化算例
一座大跨度空間結構如圖 3 所示，結構分為兩個區域，表面銀色一層為膜結構僅作為維護結構，不進行優化設計。下部棕色部分為受力部分，材料屬性為鋼材，作為受力結構進行優化設計。
1 工程背景
隨著大跨度空間鋼結構的不斷發展，造型越來越新穎，結構形式更加復雜多樣。作為結構關鍵核心的構件節點，其連接方式和力學性能更加復雜。節點的不同構造形式，對結構的設計難度、工程造價、現場施工都有著相當 大 的 影 響。
按豎向地震作用系數考慮
大跨度空間結構的豎向地震作用，尚可按豎向振型分解反應譜方法計算。其豎向地震影響系數可采用本規范第 5.1.4、第 5.1.5 條規定的水平地震影響系數的 65%。但特征周期可按設計第一組采用。
概況
沈陽南站中央站房屋面鋼桁架結構東西長286.5m，屋面桁架南北向跨度為21m+66m+21m，兩側懸挑8.0m?；局W10.5m×21.5m、10.5m×24m。，高架層結構標高為8.745m，夾層結構標高16.400m，屋頂結構標高29.91～37.51m（見圖1）。
▲ 圖1 中央站房鋼結構三維效果圖
