99米跨网壳结构设计汇报.ppt

2024/8/272024/8/271 1 金帐网壳结构设计汇报金帐网壳结构设计汇报 2024/8/272024/8/272 2（一）工程概况（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2024/8/272024/8/273 3•（二）设计依据和标准（二）设计依据和标准• •《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001•《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223－2008•《建筑结构荷载规范》GB50009－2001（2006年版）•《建筑抗震设计规范》GB50011－2001（2008年版）•《钢结构设计规范》GB50017－2003•《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》JGJ7－91•《网壳结构技术规程》JGJ61－20032024/8/272024/8/274 4•（三）荷载取值（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2.0~5.0KN/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2024/8/272024/8/275 5•（四）荷载组合（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2024/8/272024/8/276 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（-）2024/8/272024/8/277 7•（五）计算软件与设计参数（五）计算软件与设计参数•主要计算软件主要计算软件•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（六）材料选取•考虑所处低温地区，采用Q345C低合金结构钢2024/8/272024/8/278 8建筑平面建筑平面2024/8/272024/8/279 9建筑立面建筑立面2024/8/272024/8/271010建筑剖面建筑剖面2024/8/272024/8/271111•结构选型结构选型•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2024/8/272024/8/271212•焊接球网架在工程中的应用实例焊接球网架在工程中的应用实例 -12024/8/272024/8/271313•焊接球网架在工程中的应用实例焊接球网架在工程中的应用实例 -22024/8/272024/8/271414•网架设计要点网架设计要点•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2024/8/272024/8/271515•结构建模要点结构建模要点 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2024/8/272024/8/271616•计算中的人工调整计算中的人工调整 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2024/8/272024/8/271717•结构的冗余度与鲁棒性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。

2024/8/272024/8/271818•非标节点与支座设计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2024/8/272024/8/271919钢管贯通节点钢管贯通节点2024/8/272024/8/272020抗震球铰支座节点抗震球铰支座节点2024/8/272024/8/272121抗震球铰支座构造抗震球铰支座构造2024/8/272024/8/272222•主要分析主要分析计算计算结果结果•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：2024/8/272024/8/272323结构计算空间模型结构计算空间模型2024/8/272024/8/272424整体竖向变形整体竖向变形2024/8/272024/8/272525整体水平变形整体水平变形2024/8/272024/8/272626第一振型第一振型2024/8/272024/8/272727第三振型第三振型2024/8/272024/8/272828满布荷载下一阶屈曲模态满布荷载下一阶屈曲模态2024/8/272024/8/272929半跨荷载下一阶屈曲模态半跨荷载下一阶屈曲模态2024/8/272024/8/273030结构整体竖向最大位移（最大值结构整体竖向最大位移（最大值结构整体竖向最大位移（最大值结构整体竖向最大位移（最大值120mm120mm））））2024/8/272024/8/273131结构整体水平最大位移（最大值结构整体水平最大位移（最大值结构整体水平最大位移（最大值结构整体水平最大位移（最大值52mm52mm））））2024/8/272024/8/273232表表表表2 2：周期与地震力：周期与地震力：周期与地震力：周期与地震力自振周期(S)第一扭转周期与第一平动周期比X方向地震作用Y方向地震作用T1T2T3TtTt/T1Qox(kN)剪重比Qox/GeQoy (KN)剪重比Qoy/Ge0.8130.6440.4890.4890.60121477.98%13905.17%2024/8/272024/8/273333表表5：风荷载及地震作用下作用下最大层间位移角：风荷载及地震作用下作用下最大层间位移角风荷载作用下最大层间位移角地震力作用下最大层间位移角X向风Y向风X向地震Y向地震1/33751/14671/9811/675表表6：最大层间位移与平均层间位移的比值：最大层间位移与平均层间位移的比值风荷载作用下最大层间位移比地震力作用下最大层间位移比X向风Y向风X向地震Y向地震1.111.221.131.242024/8/272024/8/273434谢谢大家！谢谢大家！。