上海2010世博會世博軸索膜結構


世博軸是2010年上海世博會核心建筑,是世博園區中最大的單體工程,具有獨特的建筑造型和非常龐大的規模。世博軸頂棚由兩種不同類型的結構體系連接組成,分別是6個自由曲面造型的“陽光谷”單層網殼鋼結構和超大跨度張拉式索膜結構。PTFE張拉膜的總長度約840m,最大跨度約97m,膜面總投影面積約6.1萬m2,展開總面積約6.5萬m2,單塊膜最大展開面積約1800 m2。

場景展示:

  1. 該項目由華東建筑設計研究院有限公司設計,張其林教授團隊負責該項目的結構設計復核、整體模型試驗、節點模型試驗、健康監測等工作,以及后期的全面檢測和安全性分析工作。

  2. 項目團隊采用自主研發的3D3S軟件,對同時包含陽光谷鋼結構與超大張拉膜的 “鋼-膜”混合結構進行了整體結構非線性分析、風致動力響應分析以及半剛性節點陽光谷鋼結構的分析,對整體結構的安全性與合理性進行了判定。

    項目團隊完成了1:40的縮尺整體模型試驗,研究了整體結構的力學性能、張拉可行性以及局部斷索后的抗連續倒塌能力。通過模型的風洞試驗研究,提出結構設計風壓取值,分析了該超大型張拉索膜結構的風致動力響應。

    通過陽光谷焊接與螺栓連接節點的試驗研究和數值仿真分析,推翻了德國原結構方案設計公司堅持的螺栓節點構造方案,確保了陽光谷節點的安全可靠性與經濟性。完成了膜材和關鍵索膜連接節點的試驗研究,提出合理的設計安全系數取值。

    項目團隊完成了該超大型索膜結構體系的安全施工及健康運營能力研究、索力與膜面的應力檢測和監測、鋼結構微裂紋檢測、桅桿結構變形監測、索膜結構風效應監測、長期健康監測系統的數據采集存儲與無線傳輸。

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