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人群和风荷载作用下看台的动力分析

  • 特征值和动力分析

  • 风荷载

  • 人群荷载


当建设大型露天运动场时,对结构工程师来说,真正的挑战并非来自结构的静力强度和刚度,而在于结构在人群和风引起的动 荷载作用下的响应方式。由于现代体育场需要建设大悬臂结构以使视线畅通并给观众在恶劣天气时提供保护,许多结构具 有这样的屋顶。这样,精确的自然频率的预测和施加荷载效应的计算变得非常重要。

英国体育场馆的安全指导条例规定的座位平台的竖向频率不得小于 6Hz ,摆动频率不得小于 3Hz ,因此,要对结构进行全面的 动力性能评估分析。在现代的一些优雅经济的设计可能使得基础频率远小于上述值的情况下,需要进行全面的动力性能分析来表明设计合理性。 LUSAS Civil&Structural 被咨询工程师用来设计体育世界各地的体育场馆,事实证明这是做改种类型的阶段施工和动力 分析工作的理想工具。

切而西足球俱乐部西看台

Whitby Bird及其同事利用LUSAS Civil&Structural分析了 切而西足球俱乐部西看台的无阻尼自然频率分析。屋顶厚1米,单 元梁支承在一个 105m 的桁架上。 LUSAS 的分析预测将有100多 阶独立的频率(特征对)小于5Hz ,进一步的研究集中在低于1Hz 的15 阶振型上,其分析结果与一个在 Brisrtol大学航天工程学院进行的屋顶1:250的模型的测试数据进行了比较。该看台有4层13000个座位。其中中层看台11m 的悬臂是这个6层建筑物关注的焦点。此处产生的悬臂力非常大,因此设计了一个足有一层厚的支撑钢框架隐藏在墙体里,并用后张拉的索锚定,厚重的钢节点浇注在混凝土结构。LUSAS 特征值分析显示西看 台的*低频率约为 2Hz 。然后,进行了模态分析,提取在一定频率范围的动态激励下的悬臂板端的**位移。同时,还用连接单元 模拟了质量阻尼器来研究其对结构动态响应的影响。


英国贝克郡的Newbury赛马场

位于Newbury赛马场的 Tattersall 看台,由 Whitby设计,利用不 常见的 X 型框架结构代替了通常的悬臂看台设计。 X 框架的圆杆构件直 径从基础部位的 660mm 减小到屋顶的 273mm 。一种 356mm × 406mm 的 通用支柱将每个 X 型框架的腿连接在一起,以保证只有竖向和侧向荷载 传递给基础。赛马观众引起的动态荷载在这个相对轻质的结构上引起的效应是巨大的。 Charles Benson , WhiterbyBird 伙伴公司的负责人表示, X 型框架有趣的一点是,竖向位移将引起结构的摆动,尽管如此, LUSAS Civil&Structural 的分析显示,在 5000个观众一起跳上跳下的观看比赛时,出现过大的位移的风险也是很小的。


为什么选择LUSAS为正面看台和体育馆设计?

与LUSAS提供的其他分析系统不同:

  • 全线性和非线性分析

  • 对全部或部分结构进行全面的模态分析

  • 时间步长线性和非线性动力学

  • 集中质量建模

  • 正确的电缆分析/行为

  • 分期施工分析

  • 会员连通度不同

  • 所有或部分结构的阻尼

  • 风和动态载荷的任何变化

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