游泳馆屋面最大膜应力计算结果
工况2G+1.4S游1.泳馆1.0G+1.4W2G+1.4S篮1.球馆1.0G+1.4W
最大膜应力 kN m
经向纬向22.0914.8336.5136.5113.0511.8126.3624.90
14.4417.8440.2040.209.3414.7516.9631.75
容许应力 kN m
经向纬向3030606030306060
2424484824244848
表2馆的纬向最大膜应力(17.84kN m),但由于篮球馆屋盖纵、横向跨度小于游泳馆,而其矢跨比大,屋面曲率变
化较快,导致篮球馆屋面膜应力的平均值较高,比较图9(b)与图10(b)可明显看到篮球馆屋面在同一纵向膜片内膜应力增长速度要快得多,处于相对高应力区的膜单元数量要多。
两馆屋面膜单元的最大拉应力出现在考虑风吸力影响的荷载工况,应力比达到0.84(游泳馆),小于膜材短期抗拉强度设计值,保证了屋盖结构的整体安全性。7 结论
工程结构设计中,完成了复杂屋盖结构的三维建模工作。通过风洞试验及屋盖风振响应分析确定了风压分布系数和风振系数,更准确地确定了风荷载对屋盖结构的作用。对屋盖钢骨架进行了整体稳定验算,并完成了屋盖结构的整体受力分析,以保证屋盖结构设计的安全性。
工程的膜结构屋盖设计充分展现了建筑的贝壳曲面造型和质感;轻巧的大跨度屋盖设计实现了屋盖用钢量46kg m,有效地降低了结构用钢量,并减小了屋盖自重对下部混凝土结构的荷载影响。膜屋盖的良好透光性实现了白天馆内的自然采光,既有效提高体育馆的舒适性又节约了能源,取得了良好的经济和社会效益。
参考文献
[1]CECS158:2004膜结构技术规程[S].北京:中国计划出版社,
2004.
[2]JGJ61—2003网壳结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版
社,2003.
[3]GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版
社,2003.
2
膜材应力比经向纬向0.740.490.610.610.440.390.440.42
0.600.740.840.720.390.610.350.66
由图9,10可见,两馆由屋架上弦与谷索构成的脊-谷线间的各膜片单元应力变化规律基本相同,均为由头部至尾部应力逐渐增加,这是由于屋盖造型需要,屋面曲率由头至尾逐渐变缓,膜片宽度逐渐加大,膜单元通过预张力形成的初始竖向刚度也逐渐减小,因此在竖向均布荷载作用下,尾部区域膜内应力增加较大。
比较表2中两馆在1.2G+1.4S工况下分析可知,篮球馆的纬向最大膜应力(14.75kN m)虽然小于游泳
北京北站大跨度张弦桁架雨棚
位于北京市西城区的北京北站,原名西直门站,始建于
1905年,于2007年10月起开始进行改建,将原有的旧式雨棚改为大跨度无站台柱雨棚。改建后的北京北站张弦桁架站台雨棚,南北纵向长度680m,东西横向长度118m,最大跨度107m,总投影面积约7.5万m2,是国内覆盖面积最大的张弦结构工程之一。
整体屋盖共布置了36榀横向张弦主桁架和8榀通长的纵向联系桁架,由钢管混凝土柱支承,一眼望去纵横鲜明、简洁美观。主桁架的上弦由高2.5m的倒三角形立体桁架
构成,主管截面规格为245×14,每榀主桁架间距为20m。张弦桁架的最大撑杆为8m。为增强可靠性和便于拉索置换,张弦桁架结构的索采用了平行双索设计,索的截面为2-127 7。张弦立体桁架的撑杆与双索连接采用了一种“蝶形”铸钢节点,在拉索与立体桁架连接处也设计了特殊形状的铸钢件。整个结构用钢量约为4300t,约合58kg m2。
由于场地的,支承柱截面尺寸需要严格控制,所以大部分柱截面直径只有700mm,最大的柱直径为1100mm,采用了钢管混凝土。柱顶与张弦立体桁架间通过梭形杆件相连,其材料为铸钢制作而成。梭形杆件有效解决了节点处的构造问题,丰富了结构中的几何元素。
图9 游泳馆屋面膜材应力分布图 10N m
图10 篮球馆屋面膜材应力分布图 10N m
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