基本信息
- 项目名称：
- 体育场悬挑屋盖 —《翼》
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计目的是优化某悬挑结构设计方案，为工程实际大型悬挑结构设计提供参考。
- 详细介绍：
- 通过结构选型、模型有限元分析、模型制作及加载试验等过程, 得到了既满足结构极限承载能力、又尽可能减少结构材料用量的优化推荐方案。该作品以桁架体系为主受力结构，辅助梁系单元形成骨架，把荷载产生的弯矩转化为杆件易于承受的轴力，结构受力合理，自重小。为防止失稳破坏，设置了若干横向剪刀撑，采用理论计算、实验测试和三维有限元数值分析等技术手段进一步优化结构方案，保证整体结构的空间稳定性。所获得的成果对类似工程的设计具有一定的参考价值。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的： 本作品设计目的是优化悬挑结构的设计方案，为工程实际中大型悬挑结构的设计提供理论参考。 基本思路： 通过结构选型、模型有限元分析、模型制作及加载试验等一系列过程并经过优化确定最终确定参赛方案，在满足结构极限承载力条件的基础上，尽量减少结构的材料用量。 创新点： 该作品以桁架受力体系为主，辅助梁系单元形成骨架，把荷载产生的弯矩转化为杆件易于承受的轴力，增加了结构受力的合理性，在保证结构承载力的同时大大减小了结构的自重。为防止失稳破坏，通过理论计算和实验测试，设置了若干横向剪刀撑，通过运用三维有限元数值分析技术，进一步优化了结构方案，保障了整体结构的空间稳定性，对类似工程的设计具有启发和参考价值。 技术关键： 保证结点的强度，以及覆面材料与结构框架之间的黏结强度，构件的制作误差不应大于+1mm。 主要技术指标： 恒载作用下，悬挑前沿变形不大于10.0mm，风载作用下，模型的任何构件（包括覆面材料）或连接不会发生任何不可恢复破坏。
科学性、先进性
- 科学性与先进性： 该作品采用桁架结构与膜结构相结合的形式，相比与传统的钢混悬挑结构，自重较小，造型轻盈，施工方便。悬挑部分桁架受用变截面的形式，受力合理，充分发挥了材料的承载能力。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- A
技术转让方式
- 合同
作品可展示的形式
- 模型 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品以桁架受力体系为主，辅助梁系单元形成骨架，把荷载产生的弯矩转化为杆件易于承受的轴力，增加了结构受力的合理性，在保证结构承载力的同时大大减小了结构的自重。为防止失稳破坏，通过理论计算和实验测试，设置了若干横向剪刀撑，通过有限元分析，进一步优化了结构方案，保障了整体结构的空间稳定性。采用桁架结构与膜结构相结合的形式，自重较小。悬挑部分桁架受用变截面的形式，受力合理，充分发挥了材料的承载能力。所用的杆件可以预制，施工方便快捷。 该种悬挑结构在实际中适用于较大跨度的工程项目，成本较低，便于施工，有较好的经济效益和发展前景。
同类课题研究水平概述
- 对于大型的悬挑结构，国内已经有所研究成果，尤其是在轻型钢桁架为主要骨架的悬挑结构中，应用十分广泛。在该种结构的应用中，起荷载控制作用的是风荷载，与传统的钢筋混凝上结构不同，轻钢结构自重较轻，是风敏感结构，并且轻钢结构的围护结构也是由于重量较轻较易在风荷载作用下首先破坏，因此，对于轻钢结构进行抗风设计时应综合考虑风对于结构整体以及围护结构局部的作用。而现行荷载规范只是笼统的给出了结构整体的风荷载体型系数，没有给出结构表面的风压分布情况，并且荷载规范给出的风荷载体型系数没有充分考虑近地面湍流的影响。 轻钢悬挑结构挑篷由于其造型轻盈，往往具有较大的悬挑长度，且厚度较薄，对于风的作用往往非常敏感，在每年的大风中也可以看到很多这类构件遭到破坏的现象。与轻钢结构挑篷类似，目前出现的许多新颖的轻钢结构形式，例如大型轻钢结构加油站等，由于覆盖面积较大，为了节省材料，通常采用底面不封闭的结构形式（这里称之为空旷结构)，该类结构对于风的作用往往也非常敏感，在每年的大风中也可以看到很多这类构件倒塌的现象。
