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顺德德胜体育中心训练馆轮辐式双层索系结构设计分析

林全攀 区彤 刘雪兵 石开荣

林全攀, 区彤, 刘雪兵, 石开荣. 顺德德胜体育中心训练馆轮辐式双层索系结构设计分析[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(8): 29-36. doi: 10.13206/j.gjgS23082701
引用本文: 林全攀, 区彤, 刘雪兵, 石开荣. 顺德德胜体育中心训练馆轮辐式双层索系结构设计分析[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(8): 29-36. doi: 10.13206/j.gjgS23082701
Quanpan Lin, Tong Ou, Xuebing Liu, Kairong Shi. Design and Analysis of the Double Layer Spoke Cable Net Structure of the Shunde Desheng Sports Center Training Hall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(8): 29-36. doi: 10.13206/j.gjgS23082701
Citation: Quanpan Lin, Tong Ou, Xuebing Liu, Kairong Shi. Design and Analysis of the Double Layer Spoke Cable Net Structure of the Shunde Desheng Sports Center Training Hall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(8): 29-36. doi: 10.13206/j.gjgS23082701

顺德德胜体育中心训练馆轮辐式双层索系结构设计分析

doi: 10.13206/j.gjgS23082701
基金项目: 

广东省现代土木工程技术重点实验室资助项目(2021B1212040003)

详细信息
    作者简介:

    林全攀,硕士,工程师,一级注册结构工程师,主要从事大跨度预应力结构研究。

    通讯作者:

    区彤,正高级工程师,kogends@163.com。

Design and Analysis of the Double Layer Spoke Cable Net Structure of the Shunde Desheng Sports Center Training Hall

  • 摘要: 顺德德胜体育中心训练馆是华南区域已建成的最大跨度椭圆形闭口式、轮辐式双层索系结构。训练馆结构由竖向V撑、外压环、内拉环、撑杆、径向受力索和环向稳定索共同组成,平面为椭圆形,平面尺寸97 m×83 m,其中索网部分长、短轴长度分别为89、75 m,中部压环高度为8.3 m。针对轮辐式双层索结构体系找力程序繁琐、优化困难等缺点,将改进后的粒子群算法首次应用于上述问题中。粒子群算法(PSO)是一种以鸟群觅食的自然生物现象作为启发而提出的仿生学智能优化算法,虽已在各优化领域崭露头角,但其在大跨度预应力结构领域的应用较少。鉴于上述现状,根据PSO优化算法的优缺点,提出一种改进的PSO算法,改进算法规避了原始方法惯性系数w无法根据优化过程进行更新而导致算法后期优化效率低下的缺点,显著提高了算法的优化效率。通过编程软件MATLAB编制改进的PSO算法程序,通过MATLAB与ANSYS有限元软件的协同工作机制,将改进的PSO用于轮辐式双层索系结构体系的预应力优化中,结果表明,经改进优化算法优化后的双层索网结构在预应力态下仅有33 mm的最大竖向位移,优化效果显著,满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求。在上述优化基础上,进一步对轮辐式双层索系结构进行常规的弹性分析,如模态分析、索网变形分析、拉索内力分析、非线性屈曲分析及应力比验算等,结果显示各项指标均满足GB 50017—2017的要求。通过断索和断环梁的分析,验证了结构在极端情况下仍具有足够的安全储备,具备足够的安全冗余度。利用有限元软件对索夹节点进行1∶1实际仿真建模分析,将设计的包络索力施加于计算模型中,验证了索夹受力满足设计要求。改进的PSO算法得到的双层索系结构预应力优化结果,满足结构初始态强度与刚度要求,并在此基础上进行模态分析、索网变形分析、拉索内力分析、非线性屈曲分析及应力比验算、断索和断环梁分析,验证了结构具备足够的安全冗余度,因此,改进的PSO为索网结构体系的预应力优化问题提供了一个有效的解决途径,可用于今后类似问题的求解。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-24
  • 网络出版日期:  2024-09-19

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