单曲面双层索建筑体系理论分析与验证.pdf

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1、低温建筑技术2013年第8期(总第182期)单曲面双层索建筑体系理论分析与验证孙学军(大庆石化工程有限公司士建总图室。黑龙江大庆163714)【摘要】鉴于蔬菜博览会大跨度工程的需要，本文提出了预应力单曲面双层索支撑结构体系方案，基于假定给出双层索平面支撑结构体系的解析解，采用ANSYS有限元软件开展了双层索的仿真分析，得到该体系的离散有限元解，通过对比验证了解析解的精确性。最后给出施工方法和施工期间的监测手段，为同类工程设计和施工提供参考和借鉴。【关键词】双层索；解析解；ANSYS；有限元解；施工方法【中图分类号】TU398．9【文献标识码】B【文章编号】

2、1001—6864【2013)08—0086—031工程简介于原有的展区面积和展厅跨度太小已不能满足各企业展示山东省寿光市是我国最大的蔬菜基地，以“绿色、科技、蔬菜品种的需要，为办好这次博览会，在市政府农业部的大未来”为主题的第十四届中国国际蔬菜科技博览会将在力支持下，决定新建一大规模的博览会展区，经过多个方案2013年4月20日至5月30日在寿光举办，由于应邀参加的的对比分析最终决定采用单曲面双层索作支撑的建筑体系单位越来越多，经统计本届蔬菜博览会展区总面积增加到方案，该体系抗震性能好uJ，跨度大。本文给出该双层索平45万m2，其中室内展区面积达15．6

3、万ln2，设有室内外展位面支撑结构体系的解析解和离散的有限元解，验证了结构2000个。与往届蔬菜博览会相比，本届蔬菜博览会将呈现体系的受力合理性。最后给出施工方法和施工期间的监测出展区规模大、展示布局新、观摩看点多和文化内涵重这四手段，为同类工程设计和施工提供参考和借鉴。大亮点。通过此次博览会不但要展示我国农业发展的大好2展厅建筑体系的选取与规划前景，同时为农产品打入国际市场提供一个良好平台O鉴依据使用功能本次展厅跨度需要201m，净高为6m，须原因是摇摆柱的布置要求上下两层的柱子对设置了中间铰地改善温度引起的位移问题，但是摇摆柱部分使得上下层的柱子提供很

4、大的转动约束，从而使得提供约束作用那个柱子的计算长度变大，需要柱子的截面很大才可以通过验的柱子的计算长度系数远远超过1．O。此外，在这种体系中算。上层的支撑由于长度较长，为控制长细比需要较大的的上层柱的上段与灰斗底梁刚接，并且承受了很大的剪力截面的钢管。上层摇摆柱中间的两个铰设计安装比较复和弯矩，这也是造成其应力比较大的一个重要原因。杂，受力性能没有保障。(2)柱撑结构体系具有很好的承载能力，横梁、支撑表6模型1柱子的验算结果(应力比值)采用双扣槽钢形式的组合截面，其惯性矩在两个方向相近，可有效控制强弱轴的长细比，并节省钢材。(3)对于这种大型钢支架结构，

5、宜整体建模分析计算，可以得出更为准确的分析结果。除尘器钢支架应优先考虑使用带有侧向支撑的刚性结构。参考文献表7模型2柱子的验算结果(应力比值)[1]GB50017—2003，钢结构设计规范[s]．。[2]GB5001l一2010，建筑抗震设计规范[S]．[3】陈丽艳，陈泽民．电除尘器钢支架柔性结构的设计[J]．中国环保产业，2002，(3)：37—39。[4]李刚，王强，叶亮．新型电除尘器下部钢支架与灰斗协同作用分析[J]．四川建筑，2OO9，29(1)：108—110．[收稿日期】2013—03—265结语【作者简介】贺业飞(1991一)，男，烟台人，工

6、程师，从事结构(1)本文中讨论的上柔下刚结构体系，虽然可以很好设计工作。孙学军：单曲面双层索建筑体系理论分析与验证87提供108个展位，建筑面积为2．1万m。采用常规的建筑q)体系显然很难实现，而大跨空间结构可实现跨度大，给本工程提供了解决方案。经对网架体系、网壳体系、悬索体系和膜体系的多次对比论证分析，最终决定采用预应力单曲面双层索支撑建筑体系方案J，单曲面双层索体系也称双层平行索系，与单层悬索体系一样，双层索系两端也必须锚固在侧边构件上或通过锚索固定在基础上。承重索和稳定索J．．．．．．．．—．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一在同一竖向平面内

7、，中间用刚度很大的竖杆支撑，形成预应力双层索体系。双层索体系布置如图1所示。图中下凹索图3双层索系模型为承重索，上凸索为稳定索，展厅的平面规划布置如图2所示。双层索形状均为二次抛物线，与悬索垂直方向竖杆之3．2双层祭糸静力分析的思努能(1)索的应变能。参照单索应变能公式引，得：间布置横向支撑，不但可增强结构体系的稳定性，而且可作为吊挂农作物的构件。：+：下1(丁EA．)()++()(△．s)(1)式中，EA／1、EAl／l为凹索与凸索的轴向刚度；、为凹索与凸索的水平初始张力；ASAS．为凹索与凸索的索长变化。ASl的表达式分别为：△s=f[(誓)·()+1

8、L．dw．一·△t·z图1双层索建筑体系布置(2)△Su=上‘[(