“我们的未来”——解决网壳结构屈曲风险

项目中应用的软件

项目概述
新加坡的“我们的未来”展览激发了公众的想象力，激励了超过40万人记录他们的希望、梦想和承诺。

展览分布在四栋房屋中，这些房屋由一个大跨度的壳体结构连接，该结构由新加坡公司Passage Projects设计。Passage Projects与新加坡科技设计大学高级建筑实验室的建筑师密切合作，设计了网格壳的金属网格结构，使其投射出令人惊叹的光影效果，营造出漫步森林的错觉。由于设计的复杂性，工程师们面临着诸多挑战，但他们利用Oasys GSA分析技术解决了这些挑战。

结构概述
该钢结构跨度约50米，高度达16米，支撑着11,000块穿孔铝板。该结构由主拱和次支撑结构组成。大部分连接采用螺栓连接，因此施工周期仅为不到5周。
Oasys 如何证明其价值
结构建模
使用 Oasys GSA 对钢结构进行整体分析。首先在 Rhino 上建模，然后使用 AutoCAD DWG/DSF 导入工具将其无缝导入 GSA 软件。在上方图片滑块中，查看 GSA 平面视图中的分析模型。

不稳定性调查
在 ULS 荷载下进行了模态屈曲分析。在某些位置，拱形屈曲模态的屈曲系数小于 3。这些位置的拱形非常平坦，承受很大的压缩力。GSA 分析有助于确定需要额外刚度的拱形。因此，决定通过将所有主檩条固定到受影响的拱形上来加固网壳的这些平坦区域。这将屈曲系数从 3 提高到 8。
Buckling of flat arches with a buckling factor smaller than 3
分析模型的平面图 – 所有主檩条都固定在拱门上，除了固定的平坦区域
不稳定性与几何缺陷。
三种整体屈曲模式仍然存在，屈曲系数低于10。为了解决这个问题，进行了几何非线性弹性分析。模型中包含了整体缺陷，并通过构件校核考虑了局部缺陷。

由于GSA内置了基于变形几何创建新模型的工具，工程师能够轻松地将这些整体缺陷纳入计算。该模型采用了第一个整体屈曲模式的变形形状，整体缺陷的最大振幅限制为30毫米。然后，对这个新模型进行了非线性分析，并将结果用于结构构件校核。
屈曲模式——拱的屈曲
Axial force – ULS Moment – ULS

Credits

The Future of Us exhibition, Singapore

Engineers: Passage Projects / Sh Ng

Architects: Advance Architecture Laboratory, SUTD

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