摘要：国家体育场大跨度结构是目前世界上跨度最大的体育建筑之一,造型非常独特,构件尺寸巨大,存在大量空间扭曲构件,很多方面均超过现有技术规范的涵盖范围,其设计、加工制作及安装的复杂性前所未有,具有极大的挑战性。在设计中大量采用新技术、新材料、新工艺,进行了许多研究工作与技术创新,填补了多项国内空白,很多成果达到国际先进水平。

摘要：结合近年来国内外空间结构节点设计研究的进展、GB 50017—2003《钢结构设计规范》修订工作以及作者的工程实践,对空间结构中的螺栓球与焊接球节点、圆钢管与方钢管相贯节点、高强螺栓连接板节点、铸钢节点、球形钢支座、板式橡胶支座、向心关节轴承支座、连桥支座等的研究进展进行了较为全面回顾。对空间结构节点形式选择要点、节点设计的基本原则、各类节点对钢材性能的要求进行了探讨,对节点刚度、节点重量的估计方法、节点加工制作工艺与质量控制要点进行了分析。对各类节点设计中存在的问题以及相应的改进措施进行了阐述,并给出了有代表性的节点计算分析与工程应用实例。最后,对空间结构节点设计与研究未来的发展方向进行了展望。

摘要：结合国家体育场工程,对温度差异引起桁架结构的内力效应、太阳辐射吸收系数ρ的影响因素以及降低太阳辐射温升的措施进行了分析。通过分析统计得到结构各区域箱形构件的太阳辐射照度,合理地确定了温度场计算采用的各种参数及室内外风速及相应的热传导计算边界条件。采用有限元法计算了箱形构件各表面的辐射温度与构件的平均辐射温升,从而确定了“鸟巢”结构各区域内构件的辐射温度。明确提出大跨度屋盖结构的合拢与合拢温度要求,并根据历史气象温度记录与变化趋势、太阳辐射温升、结构设计的合理性以及结构施工的实际进程,综合确定在大跨度钢结构设计时采用的合拢温度与最大正、负温差。

摘要：结合作者完成的开合屋盖工程设计经验,对开合屋盖结构设计的关键技术进行了较为全面的论述。屋盖的开合方式应根据建筑方案、使用功能、自然条件、运营管理等因素综合确定,应明确规定活动屋盖开合的基本状态;从结构安全与经济性的角度来看,将抵抗荷载与作用最有利的活动屋盖位置作为基本状态较为合理;活动屋盖应采用整体刚度较小、对边界条件不敏感的柔性结构,对安装误差与结构变形具有较大的适应能力;固定屋盖,尤其是轨道桁架应具有较大的刚度,并严格控制施工精度;活动屋盖位于全开、半开及全闭三种状态的荷载取值存在很大差异,需要分别进行计算分析;应考虑活动屋盖与固定屋盖之间的相互作用,轨道桁架、台车及连接部件应在罕遇地震作用下保持弹性;在活动屋盖处于非基本状态或行走过程中,地震作用可适当折减;应通过对多种驱动方式进行技术经济比较,确定活动屋盖开合驱动与控制系统,系统应便于操作与维修,驱动控制系统的维护管理工作对保证活动屋盖运行的可靠性与耐久性非常重要。

摘要：鄂尔多斯东胜体育场的巨拱与水平面垂线倾斜6.1°,采用中承式拱桥的设计理念,通过巨拱的23组钢索牵拉屋盖,使得大跨度屋盖的刚度显著提高,桁架高度有效降低,受力合理。通过对圆弧、2次抛物线、8次抛物线和三铰拱轴线的弯矩分布进行分析比较,选择三铰拱轴线作为巨拱的初始轴线。考虑活动屋盖位形影响,将全开与全闭状态索力的平均值作为加载工况,使巨拱偏心弯矩最小,经过迭代计算与样条插值处理后,最终确定巨拱的轴线坐标。屋盖桁架布置与巨拱、钢索和谐统一,钢索对屋盖形成多点支承,满足活动屋盖运行对轨道刚度的要求。在不同荷载组合工况作用下,结构变形与杆件应力均满足规范相关要求,钢索不会发生破断或松弛,结构整体稳定性能优越。在巨拱邻近拱脚部分弦杆采用钢管混凝土构件,可以显著提高其抗震性能。断索分析结果表明,与断索同侧的相邻钢索的索力增加较为明显,对其他钢索、巨拱和屋盖杆件的影响较小,可以满足结构安全以及钢索更换要求。

摘要：在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进行构件优化计算。对恒荷载、活荷载、风荷载、温度作用、小震与中震及相应的工况组合进行计算,并对材料利用率与结构用钢量进行了分析统计。

摘要：国家体育场屋盖结构的几何构型非常复杂,立面和肩部构件均为扭曲箱形构件,在设计中采用了三维建模软件CATIA解决复杂建筑结构的空间建模问题。由于扭曲箱形构件在建筑工程中极少应用,传统的制图方式已经无法表达其几何形状,本文提出一种适合于扭曲箱形构件的节点坐标表示法,通过构件棱线上的特征点、端点或与其他构件的交点,采用三次B样条曲线拟合构件的棱线,以获得扭曲箱形构件连续光滑的轮廓线。本文给出了空间坐标法误差控制原则、控制点间距计算方法、曲率突变点的处理方法等。最后,文中给出了施工图表示方法与数据检验的实例。

摘要：简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。

摘要：该文建立了可以同时考虑基础刚度与地下室周边土体约束影响的结构分析模型,给出了确定单桩竖向刚度的原则与计算周边土体弹簧刚度的方法。通过对21层、32层和43层剪力墙结构在7条地震波作用下的时程分析,考察基础刚度和地下室周边土体弹簧刚度对结构抗震性能的影响。计算结果表明,考虑基础刚度后,结构自振周期加长,层间位移角增大,楼层水平剪力与倾覆力矩略有减小,地下室外墙土体反力显著增大,桩顶反力变化幅度减小。对于矩形平面的建筑,考虑基础刚度对短边方向的影响远大于对长边方向的影响。随着建筑高度与高宽比增加,考虑基础刚度引起的各种结构效应随之增大。由于高层建筑的高宽比大,侧向刚度起控制作用,基础刚度对结构抗震性能的影响值得高度关注。

摘要：在跨地铁线的超高层建筑结构的设计中,存在上部荷载大、需进行大跨度转换、受地铁列车运行振动影响大、基础设计复杂等特点。以成都某大厦为例,对这类超高层建筑适用的结构体系、转换结构、振动舒适性及基础设计进行系统研究。通过采用偏置钢框架-混凝土核心混合结构体系并优化结构布置,将传递到转换梁上的上部荷载降低到混凝土结构的73%,以满足转换结构及桩基础的设计需求。对比了型钢混凝土转换梁和预应力钢筋混凝土转换梁的刚度及承载力,结果表明,型钢混凝土梁比预应力钢筋混凝土梁的计算刚度增大约34%,能更好地满足设计、施工及上部建筑振动舒适性需要。在复杂地基基础条件下,通过调整桩长可有效减少结构的差异沉降。