文档介绍：浙江大学紫金港校区文体中心钢结构关键节点有限元分析
 
   
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
【摘要】浙江大学紫金港校区文体中心工程位于紫金港校区东部、风雨操场西侧。6000座位的体育馆建筑设计将为浙江大学校园内提供一个集中了高科技和环保理念的综合性体育场区，体育馆的顶部设计突出戏剧化的造型，顶部悬浮于主体建筑之上，由四根桁柱上伸出的悬缆固定，顶部呈现树叶的形态悬浮于主体建筑之上。四根高挑的桁柱上伸出24根前式承重索和8根后式承重索，东西两侧拔地而起4根稳定索，这些索从各个方向将体育馆屋顶漂浮的那枚“树叶”牢牢锁住，稳稳地悬固在空中。
【关键词】 体育场钢结构；悬索结构；铸钢节点；桅杆
1、工程概况
浙江大学紫金港校区文体中心结构系统的上部是柔性的桅杆斜拉索网系统，下部是单层（局部双层）刚性网格结构系统，形成
“上吊下”的张力结构，刚柔并济将建筑美与结构美有机结合，从而使整个建筑构造形式活泼，结构轻盈，体态优美。这种柔性桅杆斜拉索网吊挂刚性网格结构的系统，建筑创意先进，空间结构复杂，作为一种全新的非线性的结构受力体系，国内建筑领域迄今尚无先例。
浙江大学紫金港校区文体中心效果图
2、设计概况
屋盖钢结构由桅杆斜拉索网系统、金属屋盖结构系统、周圈支承钢柱系统以及低屋面周圈挑檐系统四部分构成。除中部一梭形区域凸出屋面外，屋盖曲面形状总体为部分球面，同时周圈设外挑檐(高端挑檐)。金属屋盖主体结构采用刚性结构体系，由南北向布置的钢梁和平面桁架(凸屋面区域)组成，同时在钢梁、桁架间设置支撑以加强结构的整体性和稳定性。刚性屋盖结构的竖向支承条件包括三部分:周圈由支承钢柱系统提供；部分主钢梁的跨中支承在看台区的混凝土框架梁上；桅杆斜拉索网系统提供屋盖中部吊点。
索杆系统三维轴测图 整体结构三维图
周圈支承钢柱系统由30根等分布置在直径为100m圆周上的圆管柱组成。每根支承柱沿圆周径向向外倾斜8度，柱间局部设置六道柱间支承。周圈支承柱外约+。低屋面挑檐结构由沿周圈等分的60榀单柱门架构成，单柱也沿圆周径向向外倾斜
8度。
施工中的浙江大学紫金港校区文体中心钢结构
桅杆斜拉索网系统由四组斜拉桅杆、中部稳定索网和吊索三部分组成。每组斜拉桅杆包括一根40m标高的倾斜梭形桅杆和两根后端拉索以及六根前端斜拉索。中部稳定索网将所有前端斜拉索联系成整体，通过对稳定索张拉使之与四组斜拉桅杆共同形成一个稳定的预应力系统，最终再通过吊索为刚性屋盖结构提供中部支承点。
3、节点分析思路
节点在钢结构建筑中中起到了连接枢纽的作用，节点一旦先于构件破坏，将导致整个结构系统传力瘫痪，后果不堪设想，为了响应强节点、弱构件的设计概念，必须对钢结构工程中的某些关键节点进行有限元分析，确保节点极限承载力大于或远远大于设计承载力，具备足够的安全裕度保证整个结构的安全，以下是我们根据整体分析的结果，经过分析并挑选了几个我们认为强度可能不够且作用非常关键的节点进行有限元分析。
4、铸钢节点设计
建筑结构中,铸钢节点是将结构构件、部件或板件连接成一体的铸钢件。铸钢节点在国内许多工程中已广泛应用,其优点如下[1-4]:1)多杆连接时可避免、降低节点处的残余应力