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2020/10/24,1,金帐网壳结构设计汇报,2020/10/24,2,(一)工程概况,本工程位于内蒙古鄂尔多斯市康巴什新区,投资方为内蒙古大正传媒投资集团有限责任公司,是集休闲、娱乐、会议、演出为一体的大型公共建筑。地下三层,地上一层,地上部分中间为跨度99米的大空间供表演、会议使用。设计使用年限50年。 由于本工程的重要性,设计时安全等级按一级考虑,抗震设防烈度提高一度按8度设防。,2020/10/24,3,(二)设计依据和标准 建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001 建筑工程抗震设防分类标准GB502232008 建筑结构荷载规范GB500092001(2006年版) 建筑抗震设计规范GB500112001(2008年版) 钢结构设计规范GB500172003 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98 网架结构设计与施工规程JGJ791 网壳结构技术规程JGJ612003,2020/10/24,4,(三)荷载取值 上弦屋面恒载:1.5KN/M2 上弦屋面活载:0.7KN/M2 下弦吊挂恒载:1.5KN/M2 下弦吊挂活载:按荷载图2.05.0KN/M2 基本风压:(重现期100年) 0.60 KN/M2 (风荷载体形系数按规范和数值风洞结果确定) 基本雪压:(重现期100年) 0.40KN/M2 设计温差:300,2020/10/24,5,(四)荷载组合 1.2恒载+1.4均布活载 1.2恒载+1.4半跨上下弦活载 1.35恒载+1.4X0.7均布活载 1.35恒载+1.4X0.7半跨上下弦活载 1.2恒载+1.4均布活载+1.4X0.6风荷载 1.2恒载+1.4X0.7均布活载+1.4风荷载 1.35恒载+1.4X0.7均布活载+1.4X0.6风荷载,2020/10/24,6,1.2恒载+1.4半跨上下弦活载+1.4X0.6风荷载 1.2恒载+1.4X0.7半跨上下弦活载+1.4风荷载 1.35恒载+1.4X0.7半跨上下弦活载+1.4X0.6风载 1.0恒载+1.4风载(此时恒载按0.5KN考虑) 1.2恒载+1.4风载(此时恒载按1.5KN考虑) 1.2恒载+0.6活载+1.3X向地震(此时吊挂计入恒载) 1.2恒载+0.6活载+1.3Y向地震(此时吊挂计入恒载) 1.2恒载+0.6活载+1.3Z向地震(此时吊挂计入恒载) 1.2恒载+1.4活载+1.4温度(+) 1.2恒载+1.4活载+1.4温度(-),2020/10/24,7,(五)计算软件与设计参数 主要计算软件 1.空间结构分析设计软件MST2008版。 2.结构分析通用有限元软件SAP2000V9中文版。 3.多高层建筑结构分析设计软件SATWE 设计参数 杆件控制应力:252Mpa ( 应力比:0.8 ) 杆件长细比:150(按钢结构设计规范取值) (六)材料选取 考虑所处低温地区,采用Q345C低合金结构钢,2020/10/24,8,建筑平面,2020/10/24,9,建筑立面,2020/10/24,10,建筑剖面,2020/10/24,11,结构选型 支承屋盖的结构采用钢框架,其中钢柱采用圆钢管,分为内圈和外圈。两圈钢管柱头均设环向拉梁,内外圈柱之间设径向拉梁,均为焊接H型钢截面,下部结构整体刚度大,抗水平力能力强。 屋盖结构的造型决定了采用空间网架结构为最佳方案,考虑到下弦吊挂荷载较重,螺栓球网架常用的基准孔设吊杆的方式难以满足要求;并考虑建筑的重要性,采用安全度更大的焊接球节点网架。,2020/10/24,12,焊接球网架在工程中的应用实例 -1,2020/10/24,13,焊接球网架在工程中的应用实例 -2,2020/10/24,14,网架设计要点 1、结构建模 起点往往决定事物的成败 2、计算中的人工调整 概念设计与构造措施重于计算 3、结构冗余度与鲁棒性 结构需要意外状态下足够小的垮塌概率 4、非标节点与支座设计 传力明确合理的节点,符合计算假定的支座,2020/10/24,15,结构建模要点 好的网架模型首先要有明确的传力路径,足够的超静定次数;其次要有合理的网格划分方式,在经济性与方便施工中间寻找一个平衡点;还要考虑网格的统一性,为加工制作带来方便。 本工程共有节点2200个,杆件8886根,设计后节点类型共8种,杆件类型共309种,结构整体对称优美,且加工施工都较为方便。,2020/10/24,16,计算中的人工调整 网架设计满应力优化带来的缺点是显而易见的:所有杆件的应力都基本用足的话,如果有一根杆件失效,必然带来其他杆件的超应力,有可能带来结构的连续破坏。 结构的重要部位如支座处杆件,安全度理应比其他地方更大,需要人工进行调整。 对网架整体进行概念分析,作为其他部分支承体系的部位,如下部环向杆件和分层处的环杆和竖杆,人工进行加强。,2020/10/24,17,结构的冗余度与鲁棒性 在罕遇地震、火灾、爆炸、撞击等意外情况下,必然会有部分杆件失效,这时结构的备用传力路径就会发挥作用。 根据德国MERO公司的规程,设计中如果考虑一根杆件断掉之后的情况,结构整体安全度满足大于1即可。 本工程最重要的杆件是支座处的环向拉杆,设计时考虑如果环向拉杆失效后,其余杆件在标准值荷载下无超应力杆件,防止了结构的连续垮塌。,2020/10/24,18,非标节点与支座设计 在本工程下弦吊挂荷载较大,普通焊接球节点无法满足要求,我们采用了有充分使用经验和试验结果的非标准节点,例如双肋球节点和钢管贯通节点。 支座作为结构最重要的部分之一,采用万向抗震球铰支座,与计算支座假定完全符合。,2020/10/24,19,钢管贯通节点,2020/10/24,20,抗震球铰支座节点,2020/10/24,21,抗震球铰支座构造,2020/10/24,22,主要分析计算结果 本工程采用三种不同的软件进行整体计算,其中采用SATWE对上部网架采取简化处理,MST与SAP2000均采用整体模型进行分析,主要计算结果如下:,2020/10/24,23,结构计算空间模型,2020/10/24,24,整体竖向变形,2020/10/24,25,整体水平变形,2020/10/24,26,第一振型,2020/10/24,27,第三振型,2020/10/24,28,满布荷载下一阶屈曲模态,2020/10/24,29,半跨荷载下一阶屈曲模态,2020/10/24,30,结构整体竖向最大位移(最大值120mm),2020/10/24,31,结构整体水平最大位移(最大值52mm),2020/10/24,32,表2:周期与地震力,2020/10/24,33,表5:风荷载及地震作用下作用下最大层间位移角,表6:最大层间位移与平均层间位移的比值,2020/10/24,34,谢谢大家!,
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