大跨空间网格-索-膜料场封闭结构设计关键技术研究

基本信息
批准号:51878014
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李雄彦
学科分类:
依托单位:北京工业大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王立军,赵宇,鲁建,梁栓柱,李玄叶,黄浩楠,康广博,张静
关键词:
大跨空间结构
结项摘要

Based on the characteristics of enclosed buildings on large-span material yards, the project intends to develop a new type of spatial structure in which space grids, cables and membranes work together, expecting to cover a span of 120m to 200m. The structure is comprised of a self-stabilized rigid space grid system for horizontal and longitudinal gable bearing, a middle three-section cable-arch truss combined frame for vertical bearing and a cable-membrane system for vertical bearing and enveloping. According to the mechanical features of the structure, the following aspects will be focused by this project. Firstly, investigate the structural arrangements of the self-stabilized space grids, the three-section cable-arch truss combined frame and cable-membrane system. Secondly, study the wind pressure coefficient distribution features and wind vibration response through CFD simulation and wind tunnel test. Thirdly, propose technical measures for wind load reduction and improve structure economy according to the function demand of material yard buildings. Fourthly, analyze seismic performance and stability under the cooperative work of the cable-membrane system, gable spatial grids and middle combined cable- arch truss system. Fifthly, propose design principles of the grid-cable-membrane cooperatively-working structure for large-span material yard coverage buildings based on the theoretical and experimental analysis. The achievements of the project can provide a new structural system for large-span indoor material sheds and solve the key problems faced with supper-span material yard coverage, meanwhile reducing construction cost and improving structure economy. The new structure has a promising future in engineering applications.

基于大跨度料场封闭建筑的特点,项目拟开发出一种适用于120m~200m跨度的空间网格-索-膜协同工作结构体系。该结构受力系统包含山墙自稳定空间网格水平纵向承载系统、中间三段式组合索拱桁架主承重构架和兼具承载与围护功能的索膜结构。针对新体系的受力特征项目重点研究:1)端部自稳定网格结构、中间三段组合索拱与索膜结构的布置方案;2)通过CFD数值模拟和风洞试验研究结构的风压分布特征和风振响应;3)基于料场封闭建筑的功能需求,提出结构风荷载消减技术措施,降低结构的风荷载作用,提升结构的经济性;4)研究索膜结构与山墙网格结构、中间三段式组合索拱桁架协同工作下的抗震性能、稳定性;5)基于理论分析与试验研究,确定空间网格-索-膜协同工作大跨度料场封闭建筑的设计方法。项目研究成果可为丰富超大跨料场封闭的结构体系,解决大跨料场封闭面临的亟待研究的问题,降低工程造价,提升结构的经济性,具有广泛的工程应用前景。

项目摘要

基于大跨度料场封闭建筑的特点,响应国家环保的号召,项目开发出适用于120m~200m跨度的空间网格-索-膜协同工作结构体系和大跨度气承式膜结构。空间网格-索-膜协同工作结构受力系统包含山墙自稳定空间网格水平纵向承载系统、中间三段式组合索拱桁架主承重构架和兼具承载与围护功能的索膜结构。大跨度气承式膜结构由索和膜协同工作,索膜接触是重点关注的问题。针对新体系的受力特征,项目重点研究:1)端部自稳定网格结构与索膜结构的布置方案;2)基于料场封闭建筑的功能需求,确定大跨度封闭式煤棚结构覆膜围护体系的基本方案;3)通过CFD数值模拟和风洞试验研究气承式膜结构的风压分布特征,建立索膜接触模型分析索膜接触对气承式膜结构风致响应的影响;4)基于气承式膜结构缩尺模型,研究索膜接触的气承式膜结构的初始形态问题;5)开发设计了大跨度气承式膜结构煤棚的健康监测系统,基于理论分析与试验研究,确定大跨度气承式膜结构煤棚在台风作用下的设计方法。项目研究成果可为丰富超大跨料场封闭的结构体系,解决大跨料场封闭面临的亟待研究的问题,降低工程造价,提升结构的经济性,具有广泛的工程应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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