世博軸是2010年上海世博會核心建筑，是世博園區(qū)中最大的單體工程，具有獨特的建筑造型和非常龐大的規(guī)模。世博軸頂棚由兩種不同類型的結(jié)構(gòu)體系連接組成，分別是6個自由曲面造型的“陽光谷”單層網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)和超大跨度張拉式索膜結(jié)構(gòu)。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：
該項目由華東建筑設(shè)計研究院有限公司設(shè)計，張其林教授團(tuán)隊負(fù)責(zé)該項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)核、整體模型試驗、節(jié)點模型試驗、健康監(jiān)測等工作，以及后期的全面檢測和安全性分析工作。
項目團(tuán)隊采用自主研發(fā)的3D3S軟件，對同時包含陽光谷鋼結(jié)構(gòu)與超大張拉膜的 “鋼-膜”混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)非線性分析、風(fēng)致動力響應(yīng)分析以及半剛性節(jié)點陽光谷鋼結(jié)構(gòu)的分析，對整體結(jié)構(gòu)的安全性與合理性進(jìn)行了判定。
項目團(tuán)隊完成了1:40的縮尺整體模型試驗，研究了整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、張拉可行性以及局部斷索后的抗連續(xù)倒塌能力。通過模型的風(fēng)洞試驗研究，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)壓取值，分析了該超大型張拉索膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力響應(yīng)。
通過陽光谷焊接與螺栓連接節(jié)點的試驗研究和數(shù)值仿真分析，推翻了德國原結(jié)構(gòu)方案設(shè)計公司堅持的螺栓節(jié)點構(gòu)造方案，確保了陽光谷節(jié)點的安全可靠性與經(jīng)濟(jì)性。完成了膜材和關(guān)鍵索膜連接節(jié)點的試驗研究，提出合理的設(shè)計安全系數(shù)取值。
項目團(tuán)隊完成了該超大型索膜結(jié)構(gòu)體系的安全施工及健康運營能力研究、索力與膜面的應(yīng)力檢測和監(jiān)測、鋼結(jié)構(gòu)微裂紋檢測、桅桿結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測、索膜結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)監(jiān)測、長期健康監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集存儲與無線傳輸。
