基本信息
- 項目名稱：
- 體育場懸挑屋蓋 —《翼》
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品設(shè)計目的是優(yōu)化某懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，為工程實際大型懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
- 詳細介紹：
- 通過結(jié)構(gòu)選型、模型有限元分析、模型制作及加載試驗等過程, 得到了既滿足結(jié)構(gòu)極限承載能力、又盡可能減少結(jié)構(gòu)材料用量的優(yōu)化推薦方案。該作品以桁架體系為主受力結(jié)構(gòu)，輔助梁系單元形成骨架，把荷載產(chǎn)生的彎矩轉(zhuǎn)化為桿件易于承受的軸力，結(jié)構(gòu)受力合理，自重小。為防止失穩(wěn)破壞，設(shè)置了若干橫向剪刀撐，采用理論計算、實驗測試和三維有限元數(shù)值分析等技術(shù)手段進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，保證整體結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性。所獲得的成果對類似工程的設(shè)計具有一定的參考價值。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設(shè)計目的： 本作品設(shè)計目的是優(yōu)化懸挑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，為工程實際中大型懸挑結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供理論參考。 基本思路： 通過結(jié)構(gòu)選型、模型有限元分析、模型制作及加載試驗等一系列過程并經(jīng)過優(yōu)化確定最終確定參賽方案，在滿足結(jié)構(gòu)極限承載力條件的基礎(chǔ)上，盡量減少結(jié)構(gòu)的材料用量。 創(chuàng)新點： 該作品以桁架受力體系為主，輔助梁系單元形成骨架，把荷載產(chǎn)生的彎矩轉(zhuǎn)化為桿件易于承受的軸力，增加了結(jié)構(gòu)受力的合理性，在保證結(jié)構(gòu)承載力的同時大大減小了結(jié)構(gòu)的自重。為防止失穩(wěn)破壞，通過理論計算和實驗測試，設(shè)置了若干橫向剪刀撐，通過運用三維有限元數(shù)值分析技術(shù)，進一步優(yōu)化了結(jié)構(gòu)方案，保障了整體結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性，對類似工程的設(shè)計具有啟發(fā)和參考價值。 技術(shù)關(guān)鍵： 保證結(jié)點的強度，以及覆面材料與結(jié)構(gòu)框架之間的黏結(jié)強度，構(gòu)件的制作誤差不應(yīng)大于+1mm。 主要技術(shù)指標： 恒載作用下，懸挑前沿變形不大于10.0mm，風載作用下，模型的任何構(gòu)件（包括覆面材料）或連接不會發(fā)生任何不可恢復(fù)破壞。
科學性、先進性
- 科學性與先進性： 該作品采用桁架結(jié)構(gòu)與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，相比與傳統(tǒng)的鋼混懸挑結(jié)構(gòu)，自重較小，造型輕盈，施工方便。懸挑部分桁架受用變截面的形式，受力合理，充分發(fā)揮了材料的承載能力。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- A
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合同
作品可展示的形式
- 模型 圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該作品以桁架受力體系為主，輔助梁系單元形成骨架，把荷載產(chǎn)生的彎矩轉(zhuǎn)化為桿件易于承受的軸力，增加了結(jié)構(gòu)受力的合理性，在保證結(jié)構(gòu)承載力的同時大大減小了結(jié)構(gòu)的自重。為防止失穩(wěn)破壞，通過理論計算和實驗測試，設(shè)置了若干橫向剪刀撐，通過有限元分析，進一步優(yōu)化了結(jié)構(gòu)方案，保障了整體結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性。采用桁架結(jié)構(gòu)與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，自重較小。懸挑部分桁架受用變截面的形式，受力合理，充分發(fā)揮了材料的承載能力。所用的桿件可以預(yù)制，施工方便快捷。 該種懸挑結(jié)構(gòu)在實際中適用于較大跨度的工程項目，成本較低，便于施工，有較好的經(jīng)濟效益和發(fā)展前景。
同類課題研究水平概述
- 對于大型的懸挑結(jié)構(gòu)，國內(nèi)已經(jīng)有所研究成果，尤其是在輕型鋼桁架為主要骨架的懸挑結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用十分廣泛。在該種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，起荷載控制作用的是風荷載，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)不同，輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，是風敏感結(jié)構(gòu)，并且輕鋼結(jié)構(gòu)的圍護結(jié)構(gòu)也是由于重量較輕較易在風荷載作用下首先破壞，因此，對于輕鋼結(jié)構(gòu)進行抗風設(shè)計時應(yīng)綜合考慮風對于結(jié)構(gòu)整體以及圍護結(jié)構(gòu)局部的作用。而現(xiàn)行荷載規(guī)范只是籠統(tǒng)的給出了結(jié)構(gòu)整體的風荷載體型系數(shù)，沒有給出結(jié)構(gòu)表面的風壓分布情況，并且荷載規(guī)范給出的風荷載體型系數(shù)沒有充分考慮近地面湍流的影響。 輕鋼懸挑結(jié)構(gòu)挑篷由于其造型輕盈，往往具有較大的懸挑長度，且厚度較薄，對于風的作用往往非常敏感，在每年的大風中也可以看到很多這類構(gòu)件遭到破壞的現(xiàn)象。與輕鋼結(jié)構(gòu)挑篷類似，目前出現(xiàn)的許多新穎的輕鋼結(jié)構(gòu)形式，例如大型輕鋼結(jié)構(gòu)加油站等，由于覆蓋面積較大，為了節(jié)省材料，通常采用底面不封閉的結(jié)構(gòu)形式（這里稱之為空曠結(jié)構(gòu))，該類結(jié)構(gòu)對于風的作用往往也非常敏感，在每年的大風中也可以看到很多這類構(gòu)件倒塌的現(xiàn)象。
