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A1. 索膜
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索膜工程实例-无锡长江步行街(张拉式)
zyqzzz
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#1
2004-2-16 12:46
索膜、钢构:上海同济凯博膜结构有限公司
膜材:法拉利1002T
展开面积:1800平方米
用钢量:1kg/平方米
结构形式:飞杆张拉式
zyqzzz
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#2
2004-2-16 12:46
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zyqzzz
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#3
2004-2-16 12:49
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zyqzzz
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#4
2004-2-16 12:51
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zyqzzz
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#5
2004-2-16 12:52
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zyqzzz
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#6
2004-2-16 12:52
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zyqzzz
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#7
2004-2-16 12:53
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goodidea
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#8
2004-2-16 13:34
这个不知两楼间跨度多少?感觉1202才够,你风振系数Bz取了多少?
zyqzzz
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#9
2004-2-16 14:18
下层结构索跨距16米,采用直径25mm艺林钢索。
上层膜角最大间距30米,每个膜角处布置有1根直径16mm脊索。
此曲面为近似等应力曲面(除两个尖锐膜角外)膜应力=2.1~2.2mpa,所以1002t够了。
goodidea
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#10
2004-2-17 13:23
请教膜应力判定是以mpa作单位吗???
法拉利1002抗拉强度:
经向:4200N/5cm=84000N/m
维向:4000N/5cm=80000N/m
按上海膜技术规程,风载下安全系数为3.5
膜的容许应力为:
经向:84000/3.5=24000N/m
维向:80000/3.5=22857N/m
恒载和雪载作用下安全系数为7.0
膜的容许应力为:
经向:84000/7=12000N/m
维向:80000/7=11429N/m
另外你还没告诉我风振系数Bz的取值,是不是根本就没加???.
找形出来的曲面当然是等应力曲面,此时用1002的话膜中预应力大约为2000N/m
这个数值各家取值会有所不同。
sky
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#11
2004-2-17 18:19
请问飞柱管径取了多大?感觉很柔弱。飞柱拉索取索径是25mm,那四条拉索分给飞柱的压力也不轻,飞柱也挺长的。感觉上:虽然做得挺轻巧的,但心里看得不踏实.
ljflu
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118
#12
2004-2-18 10:43
索用的是哪里的?
楼主都介绍了,
下层结构索跨距16米,采用直径25mm
艺林钢索
。
snow
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11
#13
2004-2-18 11:37
说句实话,虽然看着比较轻巧,但是给人的感觉就象楼上兄台所说的那样,不塌实!而且每平米只有1公斤的用钢量,感觉有点不可思议!
不过还是佩服,如果没有问题,我们呢各位同行都应该向这位设计师好好学习学习才是!
goodidea
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345
#14
2004-2-18 18:13
1kg/m2是因为他除了飞杆其余拉结点都直接锚到混凝土结构上了。
如果把这个东西搬到地上,4个伞顶还是立4根柱子,其余点用普通的三角支架
用钢量就上去了。
zyqzzz
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#15
2004-2-19 12:51
1、关于风振系数Bz
1.1相关规范情况:
上海市工程建设规程《膜结构技术规程》(上海版) 4.2.4条 膜结构设计时风荷载可按国家标准《建筑结构荷载规范》(GB5009)的规定确定。........
《膜结构技术规程》(北京版)征求意见稿2003-10 3.3.4和3.3.6条也未作详细规定,同样时参考GB5009的规定确定。
GB5009中7.4.1中规定基本自振周期T1大于0.25s的工程结构,如房屋、屋盖及各种高耸结构......应考虑风压脉动对结构发生顺风风振的影响.......
1.2、我通过在sap2000对结构施加温度应力模拟索预应力的分析过程中,得到的自振周期远大于0.25s,但那是未考虑膜在结构中的作用。限于设计软件,无法对索、膜、杆进行整体结构荷载分析,也无法得到整体结构的自振频率。(同济大学的hzjstl博士的毕业课题是索膜结构的风动力性能,他在这方面有较深的认识,也希望大家能够对风振、体形系数问题新开贴子展开讨论)。
1.3、因此,本人无法对风振进行定量分析,只是取Bz=1.5
1.4、通过现场的目测,在4、5级风的作用下,膜面(主要在膜的中部曲率半径较大的地方,平面外刚度较差)由较为明显的低频震动。
工程去年10月份完工(经历了一场中雪),前几日现场拍的照片整体效果较好。无膜布应力松弛引起的皱褶、也未曾有积水积雪的异常情况。而且在膜布软边的新型构造,在下小、中雨的天气,软边进行有组织排水。
2、膜中预应力
2.1“找形出来的曲面当然是等应力曲面”此话不妥。
找形可以得到等应力曲面,也可能只能得到平衡曲面。等应力曲面是平衡曲面的一个特例。锥形膜面只有一种悬链线的等应力曲面,这是广大建筑师不能接受的。本工程通过对膜内力、边、脊索内力的调整,最终得到现在的曲面。
2.2 2000N/m不等于2mpa,两者相差一个膜材厚度。
3、管径
168mm、140mm,长细比148左右,满足规范150,应力比小于0.8。
ynliu
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14
#16
2004-2-20 03:02
zyqzzz
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#17
2004-2-20 10:26
在sap2000中,在施加任何荷载之前,对索进行降温(降温大小需不断尝试)。当索受压时,分析结果显示不满足应力比(由于索的长细比,此时索提供的抗压力很小)。
严格来说,应该采用非线性单元中的只拉单元。
bratking
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3
#18
2004-2-20 11:07
飞杆问题不大,脊索在上拔风情况下是不起作用的,那么膜材就有点让人担心了。
还有,能否把索多分几个单元,在节点上加力来较真实地模拟索力的方向。
ahken
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#19
2004-2-20 14:21
楼主说规范规定基本自振周期T1大于0.25s的工程结构,如房屋、屋盖及各种高耸结构......应考虑风压脉动对结构发生顺风风振的影响....... 但又说
我通过在sap2000对结构施加温度应力模拟索预应力的分析过程中,得到的自振频率远大于0.25s。周期与频率是倒数的关系,好象有点矛盾。
wkr1213
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21
#20
2004-2-20 14:51
能说说顶部如何处理的吗?顶部直径感觉特别小!
zyqzzz
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#21
2004-2-20 15:30
1、索分段
好主意,我试试。不过很麻烦的,那么多索,每根索力也不尽相同。谢谢。
2、周期、频率
不好意思,笔误。已改正。
3、顶部构造
从受力上考虑,大膜锥更加合理,受力更加均匀,不出现应力集中的危险。
但从建筑上将,小帽锥更好看些。(个人看法)
goodidea
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#22
2004-2-20 15:38
对不起,和楼主抬一下杠
我用ACDSEE把标尺寸那张图放大看了一下。好象飞杆尺寸是
高杆L=9350mm,矮杆7850mm,
这样的话,钢管按最薄的算,这样回转半径最大
D168X4.5t,i=5.78cm
D140X4.5t,i=4.79cm
两端铰接计算长度系数1.0
高杆长细比:935/5.78=161.8>150
矮杆长细比:785/4.79=163.8>150
我声明读数的后两位看得不大清楚,是我臆测的,应该是93xx,78xx,即使按9300,7800算也是超过150的。希望楼主出来澄清一下长细比148左右是怎么算出来的。
我希望我是看错了,这样楼主睡觉安稳些。
另外,听说同济的3D3S软件不是有索膜模块可一钢索膜协同计算吗?不知楼主为何舍近求远用SAP2K,鄙人以为SAP2K并不适合做索膜分析。
1、你还要费劲的去降温去模拟索的预应力,不准确。也许是SAP2K的D版满天
飞 ,呵呵我都有。但是对膜结构公司来讲买套正版专业膜结构软件应是起码
的要求。同济凯博按说也不是泛泛之辈。
2、楼上说得好,从你帖的分析模型上看,脊索都是直的,实际脊索与飞杆的夹角
要比你模型上 的小,这样竖直方向的分力要比你的模型算出来的大,所以你
的飞杆应力比0.8也是靠不住的。
3、下了场中雪并不能说明问题,我们一般结构的设计周期是50年,当然也许10年
后这块膜也该换了。你知道吗,对膜结构而言下大雪的时候并不是最危险的
时候,春季化雪时才是最危险的时候,因为此时下一场春雨的话,由于积雪
还没完全融化,雨水被雪吸附流不掉就容易出事故。
4、你的Bz取值1.5,很好,我就担心你取1。Bz的取值确实是个问题,现在的荷载
规范对膜结构完全不具备操作性,所以现在多是经验取值1.4-2.2都有。北京那
向谦编的规程草案我看过,好象其中有一句对Bz的取值建议不应小于1.4。但
是这就更加让我怀疑你膜材强度。
5、从你的发帖来看水平应该还是不错的,但作为同行我还是劝你小心点。虽然市
场竞争的压力很大,老板天天叫嚷着用钢量少一点,但是结构工程师还是要坚
守底线。
zyqzzz
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397
#23
2004-2-22 18:55
难得goodidea兄如此认真!
谢谢!
1、最初方案中长杆直径168x5.0mm,L=8550mm,
短杆直径140x5.0mm,L=7050mm。
此时长杆长细比:147.62〈150
短杆长细比:148.28〈150
在新版的钢结构设计规范50017-2003中5.3.8条及条文说明中:",
受压构件的长细比值
不宜
超过表5.3.8的容许值.....构件容许长细比值的规定,主要是避免构件柔度太大,在本身重力作用下产生较大的挠度和运输、安装中造成弯曲以及动力荷载作用下发生较大震动......考虑到国外多数规范对压杆的容许长细比值较宽,一般部分受力情况均规定为200......"
因此,再后来的方案调整中杆长增加800,由7050增加至7850、8550增加至9350。此时长细比为164.37、162.16>150。本人考虑到规范要求、受力状况(控制荷载为风吸,而风吸时杆内力接近为零),杆件直径未作调整。
2、控制荷载为风吸,而风吸时杆内力接近为零。在风压分析时,考虑的荷载充足得出的应力比不大于0.8有很大的富余度。
3、本人没有设计过北方(降雪)的索膜工程。这方面还请多指教。
4、
“老板天天叫嚷着用钢量少一点,但是结构工程师还是要坚守底线。”
说得好,在市场竞争不规范的情况下,作结构的要有原则。
schure
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60
#24
2004-2-23 09:36
好久没做方案了,不过还是有点疑问,各路高手指点
楼上第一条:记不清了,手边也没有规范,不过我印象里好像这一条是针对受拉构件而言的。
楼上第二条:飞柱是这个工程唯一的管材了,应该是比较关键的构件,为何要选取使其内力接近0的工况作为“控制工况”乜?
楼上第三条:对于大雪地区,要确定极端雪载时膜面变形仍然保持有一定的落雪坡度。不过这个膜在无锡,应该没什么太大问题吧。
还有前贴提到的可以进行有组织排水的膜布软边的新型构造,不知是什么样子的,忘楼主不吝赐教,谢谢!
zyqzzz
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397
#25
2004-2-23 09:58
1、规范5.3.8针对受压构件,5.3.9针对受拉构件。
2、我是这个意思。对于此杆来说,长细比为控制因数。
3、东南部应主要考虑降雨影响,避免膜布过于平坦,发生布袋效应。
4、节点构造请勿模仿。
goodidea
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345
#26
2004-2-23 14:20
老兄,你的毛病犯大了
钢,索,膜的内力,并非一定在同一工况达到最大!!!
对索,膜而言一般是风载控制,但对钢构而言未必。
膜有时候也会由雪荷载控制因为按上海规程雪载时膜安全系数是7,风载时是3.5。
象你这个工程飞柱很可能是雪载控制,无锡雪再小也有0.4KN/m2比上海大一倍。
某些特殊的结构体系(比如类似芜湖体育场,不是我做的,仅举例)钢构的控制工况可能是恒载+预应力,因为钢索的预应力非常之大,而雪载风载时由于结构变形较大,很多索松弛了,预应力丧失比较大,钢构的内力反而小,奇怪吗?我就不幸遇到过。另外你也真够省的,就那么两根杆你还弄两种截面,而且长杆比短杆还要细!!
“1、最初方案中长杆直径140x5.0mm,L=8550mm,
短杆直径168x5.0mm,L=7050mm。”
再罗嗦一句
“考虑到国外多数规范对压杆的容许长细比值较宽,一般部分受力情况均规定为200”
我以为这种话私下吹吹牛可以,拿到台面上来就不必了。我觉得国外规范的好多东西规定得比我们松,比如轻钢,按老美软件的套美国规范出来的截面就比你
3D3S,STS之类的小。人家M20承压型高强螺栓开孔只有20.3mm,我们起码要开21.5MM,22MM吧,而且安不上背着监理扩孔的时候还挺多。我们现在市场比较
乱,安装加工精度比较差,偷工减料的时候比较多,垫资拿不完工程款的情况也多,也只好规范严点罗。
zyqzzz
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397
#27
2004-2-23 15:38
呵呵,老兄可真够不客气的。:(不过,还是欢迎丢砖头的。:)
长短根颠倒了,笔误。抱歉。
APPLE
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47
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25
#28
2004-2-25 11:23
看了这个工程令人担忧啊,主要有两点:
(1)索膜结构本身就应整体分析,尤其在这个案例中更为明确,好像中间也没脊索,仅仅以SAP2000去模拟,好像SAP高手也太强了,本人不以为能做的好,好像计算模型并非与实际很接近.
(2)CONE顶的处理实在大胆,力量/顶部周长=膜顶的应力,不知考虑过吗,考验膜的强度啊,做拉伸试验吗?好像也没有加强措施啊.不会是SAP计算完,就下裁切了吧,膜的强度有计算吗?
版主思量,直言之处见谅
zyqzzz
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766
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397
#29
2004-2-25 14:44
1、单侧膜共用了15根脊索,至于没有布置谷索是考虑到
建筑师的要求和认真考虑后
决定的(在风吸时,谷索的对结构稳定效果非常好)。用sap模拟确实有问题。:I
2、在没有脊、谷索的情况下
“力量/顶部周长=膜顶的应力“
索力=膜应力x曲率半径
此帽顶的处理并非通常的帽定形式,而是靠膜角、索来完成传递荷载的。如下图所示。
xinshou
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21
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17
#30
2004-2-25 21:00
楼上各位大侠,小弟这里说句得罪的话:不要对ZYQZZZ兄说那么多恐怖的话。:P 他将自己的作品拿出来与大家分享,够无私的啦!想想我们还有多少人敢把自己做的东东拿出来。我觉得首先应该象他学习。
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