1、空间结构案例分析空间结构案例分析同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室空间结构案例集空间结构案例集同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农【案例集案例集】1.1.国家大剧院国家大剧院 0209010209012.2.上海国际会议中心上海国际会议中心 0209210209213.3.常州玫瑰园常州玫瑰园 1207161207164.4.江宁体育馆江宁体育馆 030506030506同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.5.上海南站上海南站 031028031
2、0286.Ben 6.Ben AknounAknoun 体育馆体育馆 0605100605107.7.千岛湖绸云千岛湖绸云 1010251010258.8.北京朝天轮北京朝天轮 090101090101【案例集案例集】同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农9.9.盐城体育场盐城体育场 12031112031110.10.大同美术馆大同美术馆 11110511110511.11.枣庄体育馆枣庄体育馆 12051412051412.12.嘉兴网球中心嘉兴网球中心 070727070727【案例集案例集】同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理
3、论和施工技术研究室郭小农郭小农13.13.东莞科技馆东莞科技馆 03032003032014.14.世博会民企馆世博会民企馆 09060409060415.15.西藏会展中心西藏会展中心 12072812072816.16.某储煤场网壳某储煤场网壳 100123100123【案例集案例集】案例案例8-北京朝天轮北京朝天轮 同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农提纲提纲 工程概况工程概况 荷载计算荷载计算 结构体系结构体系 结构选型结构选型 结构分析结构分析 节点设计节点设计第第1 1节节工程概况工程概况同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结
4、构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 Ferris Wheel 费里斯大转轮费里斯大转轮世界首座世界首座1893年年芝加哥芝加哥直径直径76m总高总高80m同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 London Eye 伦敦眼伦敦眼1999年年直径直径128m总高总高135m同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 Sky Dream天空之梦天空之梦2001年年直径直径112m总高总高120m日本日本 福冈福冈同济大学同济大学 钢结构理论和施
5、工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 Tientsin Eye 南昌之星南昌之星2006年年直径直径153m总高总高160m同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 Singapore Flyer新加坡飞行者新加坡飞行者2008年年直径直径150m总高总高165m同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.1 发展历史发展历史 Tientsin Eye 天津之眼天津之眼2009年年直径直径110m总高总高120m同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术
6、研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.2 工程概况工程概况 北京朝天轮北京朝天轮？年年直径直径193m总高总高208m轿厢轿厢48个个同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1.3 结构分类结构分类 轮辐结构轮辐结构刚性轮辐刚性轮辐柔性轮辐柔性轮辐支撑结构支撑结构塔架结构塔架结构单侧柱单侧柱+斜拉索斜拉索双侧柱双侧柱+斜拉索斜拉索第第2 2节节结构体系结构体系同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.1 结构体系概览结构体系概览 轮缘轮缘轮辐索轮辐索转轴转轴A A架柱架柱斜拉索斜拉索下部支架下部支架
7、同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.2 轮辐结构轮辐结构 轮辐结构：轮辐结构：轮缘轮缘+轮辐索轮辐索同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.2 轮辐结构轮辐结构 轮辐索轮辐索4848根根平行钢丝束平行钢丝束7x2537x253轮缘轮缘三角形桁架三角形桁架同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.3 支撑结构支撑结构 支撑结构：支撑结构：双侧柱双侧柱+斜拉索斜拉索平行钢丝束平行钢丝束大钢管大钢管【思考思考0101】从图中判断从图中判断柱脚是铰接柱脚是铰接还是
8、刚接？还是刚接？柱顶是铰接柱顶是铰接还是刚接？还是刚接？同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.4 转轴转轴 转轴：转轴：轴心轴心+轴套轴套通过轴承连接通过轴承连接同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.5 下部支架下部支架 同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.5 下部支架下部支架 驱动装置驱动装置朝天轮朝天轮新加坡飞行者新加坡飞行者 录像录像【思考思考0202】如何在计算模型中简如何在计算模型中简化驱动装置？化驱动装置？同济大学同济大学 钢结构理论和施
9、工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农2.5 下部支架下部支架 导向装置导向装置新加坡飞行者新加坡飞行者朝天轮朝天轮【思考思考0303】如何在计算模型中简如何在计算模型中简化导向装置？化导向装置？第第3 3节节荷载计算荷载计算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.1 恒荷载恒荷载 轮辐结构自重轮辐结构自重 +轿厢重量轿厢重量伦敦眼：伦敦眼：128m，约约1500吨吨【思考思考0404】方案阶段如何估算大轮的总重？方案阶段如何估算大轮的总重？天津眼：天津眼：110m，约约900吨吨朝天轮：朝天轮：193m，约约34004000吨吨搜集类
10、似工程资料，重量基本和直径搜集类似工程资料，重量基本和直径2.02.5成正比成正比同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.2 风荷载风荷载 基本风压：基本风压：【思考思考0505】和周期相近的高层建筑和普通高耸结构相比，风和周期相近的高层建筑和普通高耸结构相比，风振系数是更大还是更小？振系数是更大还是更小？wk=0.135 kN/m2运行工况运行工况wk=0.50 kN/m2暴风工况暴风工况7级风级风100年一遇年一遇体型系数：体型系数：构件挡风构件挡风 us=0.701.30高度系数：高度系数：C类地貌类地貌风振系数：风振系数：z同济大学同济大学
11、 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.2 风荷载风荷载 【思考思考0606】试估算总风荷载？风荷载作用下的总倾覆力矩？试估算总风荷载？风荷载作用下的总倾覆力矩？中心标高中心标高108m高度系数高度系数uz=1.72体型系数体型系数us=1.0风振系数风振系数z=2.0风压标准值风压标准值wk=1.72 kN/m2大轮轮廓面积大轮轮廓面积A=29240 m2挡风面积比率挡风面积比率17%总风荷载标准值总风荷载标准值约约850吨吨总倾覆力矩总倾覆力矩 850*108=91800 吨吨米米同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小
12、农3.2 风荷载风荷载 【思考思考0606续续】假设两边大轮风的方向不一致，试估算总扭矩？假设两边大轮风的方向不一致，试估算总扭矩？风压标准值风压标准值wk=1.72 kN/m2大轮轮廓面积大轮轮廓面积A=29240 m2挡风面积比率挡风面积比率17%总风荷载标准值总风荷载标准值约约425吨吨总倾覆力矩总倾覆力矩 425*128=54400 吨吨米米力臂长度力臂长度2D/3=128米米同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.3 地震作用地震作用 设防烈度：设防烈度：【思考思考0707】试评估小震和暴风谁控制设计？试评估小震和暴风谁控制设计？8度度计
13、算方法：计算方法：振型分解反应谱振型分解反应谱+时程分析时程分析中心标高中心标高108m大轮总质量大轮总质量 约约4000吨吨地震影响系数地震影响系数max=0.16水平地震作用水平地震作用4000*0.16=640吨吨总倾覆力矩总倾覆力矩640*108=69120吨吨米米同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.4 传力路径传力路径 竖向竖向荷载传递路径荷载传递路径轮缘轿厢重量轮缘轿厢重量下半边轮辐索下半边轮辐索转轴转轴支撑系统支撑系统基础基础【思考思考0808】如何保证上如何保证上半边轮辐索半边轮辐索不松弛？不松弛？同济大学同济大学 钢结构理论和
14、施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.4 传力路径传力路径 横向水平横向水平荷载传递路径荷载传递路径【思考思考0909】如果保证上如果保证上半边轮辐索半边轮辐索松弛，对轮松弛，对轮辐的抗弯刚辐的抗弯刚度有和影响度有和影响？同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农3.4 传力路径传力路径 横向扭矩横向扭矩传递路径传递路径【思考思考1010】暴风锚具能暴风锚具能否抗扭？为否抗扭？为何分别设置何分别设置暴风挡板和暴风挡板和导向轮，各导向轮，各自起作用的自起作用的工况？工况？同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究
15、室郭小农郭小农3.4 传力路径传力路径 纵向水平纵向水平荷载传递路径荷载传递路径纵向风和地震纵向风和地震左半边轮辐索左半边轮辐索转轴转轴支撑系统支撑系统基础基础第第4 4节节结构选型结构选型同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型支架形式：支架形式：建筑造型，场地限制，用钢量建筑造型，场地限制，用钢量【思考思考1111】下列支架形式中，哪些是错误的？下列支架形式中，哪些是错误的？同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型A架柱直径：架柱直径：建筑造型，整体稳定承载力
16、建筑造型，整体稳定承载力【思考思考1212】已知已知A A架柱长度为架柱长度为120m120m，截面采用圆钢管，试选，截面采用圆钢管，试选取取A A架柱的外径？如何验证截面的合理性呢？架柱的外径？如何验证截面的合理性呢？选型原则：长细比选型原则：长细比/0.34Ld圆管圆管支撑：支撑：80120钢柱：钢柱：4080网架：网架：150直径直径d=5m长细比长细比=70/0.4Ld方管方管同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型整体稳定分析整体稳定分析直径直径4m第第1阶阶屈曲模态屈曲模态稳定系数稳定系数5.25同济大学同济大学 钢
17、结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型整体稳定分析整体稳定分析直径直径5m第第1阶阶屈曲模态屈曲模态稳定系数稳定系数6.775同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型【思考思考13】为了提高为了提高A架柱的整体稳定承载力，减小长细比架柱的整体稳定承载力，减小长细比，把柱脚改为刚接是否合理？，把柱脚改为刚接是否合理？基础基础斜拉索作用斜拉索作用桁架杆件的刚接桁架杆件的刚接格构柱的缀条格构柱的缀条同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1
18、支架选型支架选型A架柱壁厚：架柱壁厚：局部稳定承载力，经济性局部稳定承载力，经济性【思考思考1414】已知已知A A架柱直径架柱直径5m5m，材质，材质Q390Q390，选取壁厚，选取壁厚30mm30mm，是否合理？有什么构造措施防止局部失稳？是否合理？有什么构造措施防止局部失稳？圆管：圆管：60235100yf方管：方管：yf23540工字形翼缘：工字形翼缘：yf235137016730/5000设置加劲肋设置加劲肋同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.1 支架选型支架选型局部稳定分析局部稳定分析加劲肋构造加劲肋构造无加劲肋无加劲肋有加劲肋有加
19、劲肋第第1阶屈曲模态阶屈曲模态同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型轮辐索的布置轮辐索的布置 数量：数量：4848根根（对应（对应轿厢位置）轿厢位置）面外两侧布置面外两侧布置 面内偏心布置面内偏心布置两侧布置两侧布置【思考思考1515】两侧布置两侧布置的目的是什么？的目的是什么？同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型【思考思考1616】偏心布置的目的是什么？偏心布置的目的是什么？北侧：逆时针偏心北侧：逆时针偏心南侧：顺时针偏心南侧：顺时针偏心同济大学同
20、济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型中心布置中心布置偏心布置偏心布置同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型偏心距的确定：偏心距的确定：偏心距过小：偏心距过小：抗扭抗扭刚度不足刚度不足偏心距过大：偏心距过大：轴套受扭轴套受扭过大过大d=700=D/250同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型轮辐索的预拉力轮辐索的预拉力预拉力下限：由预拉力下限：由 0 0度索度索控制，防止控制，防止松弛松弛预
21、拉力上限：由预拉力上限：由180180度索度索控制，满控制，满足安全系数足安全系数轮辐索拉力分布轮辐索拉力分布最小索力最小索力最大索力最大索力同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型预应力取值原则：预应力取值原则：不松弛，尽量小不松弛，尽量小加大轮辐索加大轮辐索安全系数安全系数的恶性循环的恶性循环最终取值：最终取值：2.52.5加大轮辐索加大轮辐索截面截面 防止松弛防止松弛预拉力变大预拉力变大轮缘压力变轮缘压力变大，变重大，变重180180度索拉度索拉力变大力变大同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技
22、术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型参数：参数：180180度索安全系数度索安全系数控制工况：暴风控制工况：暴风STC+STC+自重自重+预应力预应力同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型参数：参数：0 0度索拉力度索拉力控制工况：暴风控制工况：暴风STC+STC+自重自重+预应力预应力同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型参数：参数：顶点侧移顶点侧移控制工况：暴风控制工况：暴风STC+STC+自重自重+预应力预应力同济大学同济大学 钢结构
23、理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型参数：参数：9090度索悬垂度索悬垂控制工况：自重控制工况：自重+预应力预应力同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型参数：参数：压缩变形压缩变形参数：参数：不圆度不圆度同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.2 轮辐索选型轮辐索选型无重状态初始预拉力：无重状态初始预拉力：N=3200kN大轮（含轿厢）总重：大轮（含轿厢）总重：G=4000T48N/G=3.84同济大学同济大学 钢结构理论和施工
24、技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.3 轮缘选型轮缘选型轮缘结构的尺寸轮缘结构的尺寸轿厢尺寸轿厢尺寸抗弯刚度抗弯刚度抗压刚度抗压刚度连接轮辐索连接轮辐索外轮缘直径外轮缘直径 D=190m轮缘宽度轮缘宽度 B=9mD/B=21同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农4.3 轮缘选型轮缘选型轮缘构件的截面轮缘构件的截面内轮缘：内轮缘：钢管钢管 11201120*3030外轮缘：外轮缘：组合截面组合截面 660 x25+660 x25+400 x400400 x400第第5 5节节结构分析结构分析同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢
25、结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.1 边界条件边界条件切向：切向：非线性弹簧非线性弹簧摩擦系数摩擦系数运行速度运行速度大轮平面外：大轮平面外：无约束无约束驱动装置驱动装置同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.1 边界条件边界条件导向装置导向装置切向：切向：无约束无约束大轮平面外：大轮平面外：带间隙带间隙非线性弹簧非线性弹簧同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.1 边界条件边界条件暴风锚具暴风锚具切向：切向：弹簧弹簧大轮平面外：大轮平面外：弹簧弹簧油缸锁定力油缸锁定力非运营状态非运营状态同济大学
26、同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.1 边界条件边界条件暴风挡板暴风挡板切向：切向：简化为自由简化为自由大轮平面外：大轮平面外：较大间隙较大间隙非线性弹簧非线性弹簧同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.2 计算模型计算模型 有限元模型有限元模型：两个模型两个模型：运营状态，暴风状态：运营状态，暴风状态 结构方位结构方位：同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.3 静力性能静力性能构件应力比构件应力比同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技
27、术研究室郭小农郭小农空间合成最大变形空间合成最大变形(荷载组合荷载组合014)014)X X方向最大变形方向最大变形(荷载组合荷载组合011)011)Y Y方向最大变形方向最大变形(荷载组合荷载组合008)008)Z Z方向最大变形方向最大变形(荷载组合荷载组合017)017)运运营营状状态态变变形形5.3 静力性能静力性能同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农暴暴风风状状态态变变形形空间合成最大变形空间合成最大变形(荷载组合荷载组合145)145)X X方向最大变形方向最大变形(荷载组合荷载组合151)151)Z Z方向最大变形方向最大变形(荷载组
28、合荷载组合164)164)Y Y方向最大变形方向最大变形(荷载组合荷载组合146)146)5.3 静力性能静力性能同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1）运营状态：）运营状态：最大变形为最大变形为254mm，发生在组合，发生在组合142）暴风状态：）暴风状态：最大变形为最大变形为792mm，发生在组合，发生在组合1455.3 静力性能静力性能变形验算变形验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.4 抗震验算抗震验算 运营状态动力特性运营状态动力特性序号Mode 1Mode 2Mode 3Mode 4M
29、ode 5Mode 6Mode 7Mode 8Mode 9Mode 10周期(s)3.4063.2032.8072.0891.6171.4931.4931.3931.3181.290第一阶振型（第一阶振型（T=3.406T=3.406）第二阶振型（第二阶振型（T=3.203T=3.203）同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农第五阶振型（第五阶振型（T=1.617T=1.617）第六阶振型（第六阶振型（T=1.493T=1.493）第三阶振型（第三阶振型（T=2.807T=2.807）第四阶振型（第四阶振型（T=2.089T=2.089）5.4 抗震
30、验算抗震验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农第九阶振型（第九阶振型（T=1.617T=1.617）第十阶振型（第十阶振型（T=1.493T=1.493）第七阶振型（第七阶振型（T=2.807T=2.807）第八阶振型（第八阶振型（T=2.089T=2.089）5.4 抗震验算抗震验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农 暴风状态暴风状态动力特性动力特性序号Mode 1Mode 2Mode 3Mode 4Mode 5Mode 6Mode 7Mode 8Mode 9Mode 10周期(s)3.7513.
31、5193.3332.8422.8071.8641.5511.4931.4891.290第一阶振型（第一阶振型（T=3.751T=3.751）第二阶振型（第二阶振型（T=3.519T=3.519）5.4 抗震验算抗震验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农第五阶振型（第五阶振型（T=2.807T=2.807）第六阶振型（第六阶振型（T=1.864T=1.864）第三阶振型（第三阶振型（T=3.333T=3.333）第四阶振型（第四阶振型（T=2.842T=2.842）5.4 抗震验算抗震验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工
32、技术研究室郭小农郭小农第九阶振型（第九阶振型（T=1.489T=1.489）第十阶振型（第十阶振型（T=1.290T=1.290）第七阶振型（第七阶振型（T=1.551T=1.551）第八阶振型（第八阶振型（T=1.493T=1.493）5.4 抗震验算抗震验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.4 抗震验算抗震验算 抗震性能目标：抗震性能目标：构件类型 性能目标 整体结构 常遇地震(小震)弹性 A架柱、稳定索、轴心轴套 设防烈度为地震(中震)弹性；在罕遇地震(大震)下不屈服，确保不发生整体倒塌 轮缘 设防烈度地震(中震)弹性，OPC状态罕遇地
33、震(大震)作用下，允许轮缘的部分构件屈服，但不能出现轮缘的整体断裂；轮缘发生整体扭曲变形应较小，以使轮缘在救援装置的牵引下转动，保证人员逃生 轮辐索 罕遇地震(大震)作用下允许屈服，但不发生断裂 驱动导向支架 设防烈度地震(中震)弹性及罕遇地震(大震)作用下不屈服 抗震性能评价指标：抗震性能评价指标：构件的应力比构件的应力比同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农5.4 抗震验算抗震验算 参数选取：参数选取：常遇地震：常遇地震：建筑抗震规范建筑抗震规范GB50011GB50011设防烈度地震、罕遇地震：设防烈度地震、罕遇地震：北京朝天轮工程场地地震安全
34、性评价报告北京朝天轮工程场地地震安全性评价报告设防防烈场地加速度(g)地震分组场地类别最大地震影响系数max(g)场地特征周期Tg(s)时程波峰值Amax(gal)阻尼比小震80.2IIII0.160.45700.02中震0.50.72000.03大震0.930.954000.04【思考思考1717】注意大震、中震、小震的阻尼比取值。注意大震、中震、小震的阻尼比取值。同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农1 1）运营状态：）运营状态：常遇地震常遇地震 规范规定的设计强度规范规定的设计强度（构件验算）（构件验算）设防裂地地震设防裂地地震 屈服强度屈服强
35、度 弹性弹性 罕遇地震罕遇地震 屈服强度屈服强度 弹性弹性 2 2）暴风状态：）暴风状态：常遇地震常遇地震 规范规定的设计强度规范规定的设计强度（构件验算）（构件验算）设防裂地地震设防裂地地震 规范规定的设计强度规范规定的设计强度 罕遇地震罕遇地震 屈服强度屈服强度 弹性弹性3 3）第一阶自振周期：）第一阶自振周期：运营状态运营状态(T=3.406s)(T=3.406s)暴风状态暴风状态(T=3.751s)(T=3.751s)5.4 抗震验算抗震验算总结总结同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农运营状态运营状态荷载组合：荷载组合：1.01.0恒恒+1
36、.0+1.0活活+1.0+1.0预应力预应力+1.0+1.0风风模型对比模型对比5.5 整体稳定验算整体稳定验算模型和荷载模型和荷载同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农第第1 1阶：阶：平面外弯曲平面外弯曲第第1 1阶屈曲系数阶屈曲系数6.7256.725特点：特点：屈曲系数和预屈曲系数和预拉力成反比拉力成反比5.5 整体稳定验算整体稳定验算线性屈曲分析线性屈曲分析同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农几何非线性几何非线性初始缺陷：初始缺陷：D/300D/300失稳模态：失稳模态：平面外弯曲平面外弯曲稳定
37、系数稳定系数4.6144.614特点：特点：初始缺陷影响小初始缺陷影响小5.5 整体稳定验算整体稳定验算同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农双非线性双非线性本构关系：本构关系：理想弹塑性理想弹塑性失稳模态：失稳模态：平面外弯曲平面外弯曲稳定系数稳定系数3.4553.4555.5 整体稳定验算整体稳定验算第第6 6节节节点设计节点设计同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农6.1 A架头架头同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农6.1 A架头架头同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农6.2 柱脚节点柱脚节点同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农6.3 内轮缘节点内轮缘节点同济大学同济大学 钢结构理论和施工技术研究室钢结构理论和施工技术研究室郭小农郭小农6.4 斜拉索节点斜拉索节点
