张弦结构体系研究进展及发展展望

张弦结构按照其受力本质可分为平面、可分解型空间和不可分解型空间张弦结构。首先,分别对平面张弦结构中的张弦梁、张弦桁架,可分解型空间张弦结构和不可分解型空间张弦结构中的弦支穹顶、弦支筒壳、弦支网架、弦支混凝土屋盖、弦支拱壳、弦支网壳等结构类型进行介绍,对其研究进展、工程应用和需要进一步研究的问题进行阐述。随后,对张弦结构关键构件——拉索的研究进展和存在问题进行论述。最后,对张弦结构的整体发展进行了概括,并说明了张弦结构的发展前景和研究方向。     

张弦结构的十年(三)——张弦成形结构的概念及发展

十年来单向张弦结构、双向张弦结构和空间张弦结构得到了迅速发展。近年来一种通过张拉下弦管内索使结构成形的新型张弦结构引起人们的关注,将其称为张弦成形结构,详细讨论了该类结构的概念与最新研究进展。     

张弦结构的十年(一)——张弦结构的概念及平面张弦结构的发展

自第一个将张弦梁用于大跨度屋盖的工程——上海浦东国际机场(一期工程)航站楼竣工以来,此类结构在我国得到迅速发展。收集到的1998—2008年间关于此类结构的理论分析、试验研究和工程实践的论文有近300篇,工程应用已有近70项,很值得回顾与梳理。通过对此类结构的组成和受力特点的讨论,建议将此类结构统称为张弦结构,其中又可分为单向、双向、空间张弦结构和张弦成形结构。最后介绍单向张弦结构的工程应用和最新的研究进展,讨论需进一步关注的问题。     

张弦梁结构受力性能研究

对体外预应力张弦梁结构在竖向荷载下的受力性能进行了系统的研究,通过理论分析给出了单向张弦梁结构合理预应力的计算方法,并对单向张弦梁的合理高跨比和上下弦刚度比进行了探讨。在此基础上,进一步提出了双向张弦梁结构合理预应力及高跨比的计算方法。     

张弦梁结构非线性地震响应分析

本文以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件AN-SYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,探讨了张弦梁结构在两种不同地震波作用下竖向地震和水平地震响应,得到结构的动位移响应和动内力响应时程曲线。总结出一些有意义的结论,供张弦梁结构的工程应用参考。     

张弦梁结构形式的改进方法探讨

张弦梁结构是由拱、撑杆和弦(拉索)组合而成的杂交结构,受力合理.本文针对张弦梁结构的最初定义,分别对单榀和双向张弦梁的结构形式提出了改进方法,其中对单榀张弦梁结构主要讨论了格构式拱端部偏心受力的影响和斜撑杆的影响;对双向张弦梁结构主要讨论了结构榀数的影响和拉索布置方式-折线形布索的影响等.得出的结论可供工程设计者参考.     

大型场馆双向张弦梁结构预应力施工技术分析

双向张弦梁结构施工稳定性对保证大型场馆施工安全具有重要意义,为此,分析大型场馆双向张弦梁结构预应力施工技术。以威海国际经贸交流中心项目中的多功能展厅双向张弦梁结构为施工对象,设计7榀张弦梁,制定张拉方案。根据方案对7榀张弦梁进行张拉,通过有限元模拟张拉方案获取每一施工步骤下双向张弦梁变化,并监测实际张拉时的拉索索力变化。经实验验证：实际施工时的拉索索力与有限元模拟结果基本一致,未出现较大误差,说明该索力能够有效保障张拉过程顺利实现;仿真测试下,每一张拉阶段每榀张弦梁各部位的横向位移、竖向位移均保持在合理范围内,不会对大型场馆结构造成严重影响;且在张拉时张弦梁的轴力与弯矩较低,使张弦梁具备较高的抗拉与抗弯性能,还能够保持较低的起拱值,保证大型场馆施工的安全性;施工完成后双向张弦梁的应力分布在158.1～-248.1MPa,符合施工安全要求。     

张弦结构动力分析中的若干问题研究

结合镇江体育中心会展馆的曲线形大跨度钢结构屋盖工程,对张弦结构动力分析中的若干问题进行了研究.首先分析了不同质量矩阵模式(一致质量矩阵和集中质量矩阵)对单榀张弦梁及整体张弦结构振型、频率的影响;其次,通过多维地震作用下的结构动力分析,研究了索张拉应变和索截面变化对张弦结构动力性能的影响.研究表明,不同的质量矩阵模式对单榀张弦梁的振型、频率计算结果影响较大,而对整体张弦结构的计算结果影响较小;索张拉预应力及索截面的变化改变了张弦结构的振动平衡位置、波动位移及结构抗震性能.     

张弦梁结构的有限元分析

本介绍了新型大跨空间结构——张弦梁结构，并提出用线性及几何非线性混合单元有限元法分析张弦梁结构的方案，通过计算分析表明了本方案的正确性及合理性，本的工作为张弦梁结构的实际应用提供参考。     

张弦网壳结构的静力分析与施工过程优化分析

在分析安徽大学体育馆屋盖刚性结构受力特点的基础上,从张弦结构的构成机理出发,探讨张弦梁式空间网壳结构的构成形式,并分析张弦网壳的结构特点,同时对"状态确定"的施工过程逆向分析方法进行推广,对张弦网壳结构进行施工过程的优化分析。分析结果表明:整体张弦网壳具有优于局部张弦网壳的结构性能;初始预张力较大的结构应分多步施加预张力以降低每步张拉力的量级、减小张拉施工过程中结构的内力峰值和集中变形、降低施工难度,张拉过程必须缓慢进行。     

弦支筒壳结构概念及应用

将弦支概念引入柱面网壳结构,提出弦支筒壳结构。通过分析弦支筒壳的结构组成,提出按照筒壳结构层数、筒壳网格形式的弦支筒壳分类方法。分析弦支筒壳相比单层筒壳结构所具有的优势。结合辽宁华福印染厂改扩建工程和天津大港干煤棚工程的概况和实际特点,分析采用弦支筒壳结构的可行性,论述弦支筒壳在这两个工程中的应用设计过程和取得的效果。     

锚固类结构安全性与耐久性问题探讨

提出了锚固类结构的安全性与耐久性问题，概述了业已产生的破坏实例，评述了国内外的相关研究进展。在此基础上，分析了需着重解决的几个关键问题，并对开展锚固类结构使用寿命与防护对策问题研究的方法进行了探讨。     

中国空间网格结构三十年的发展

简要回顾了中国空间结构三十年来的发展历程,侧重对近十年来我国空间结构特别是空间网格结构(网架、网壳以及一些新型网格结构如张弦梁(单向、双向)、弦支穹顶及索穹顶等结构)的发展及应用予以总结,并对空间网格发展中存在的问题和今后的发展方向进行了阐述。     

论空间结构的形式和分类

当前空间结构的发展方兴未艾、极具活力,新的空间结构形式不断涌现。传统的空间结构分类方法有时难以适应新的发展要求。本文提出一种以空间结构组成的基本单元进行分类的新的空间结构分类方法。组成空间结构的基本单元可归纳为板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元等五种。根据国内外已建的空间结构工程,总结了33种具体的空间结构形式,它们均可由某一种单元或某两种、三种单元构成。文中还结合近年来空间结构发展中出现的一些新结构,对新的分类方法作了说明与讨论。     

肋环型索承网壳结构的动力特性

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种合理的新型杂交空间结构。选用梁元、杆元和索元的组合有限元模型,采用分块Lanczos法,针对一实际工程,通过改变结构参数、几何参数等诸多因素,较系统地研究了肋环型索承网壳结构的动力特性及抗震、抗风性能,对工程应用有一定参考价值。     

空间索桁结构的力学性能及其体系演变

本文介绍了考虑索单元松弛跟踪的空间索桁结构非线性有限元全过程分析方法。并以典型的鱼腹形索桁结构为例，探讨了空间索桁结构的力学性能，以及在荷载作用下结构几何体系演变的特征。本文对新型空间索桁结构的研究和工程应用具有指导意义。     

工程结构优化设计理论与方法

评述了工程结构优化设计研究领域的尺寸优化、形状优化、拓扑优化、布局优化的相关特点和研究进展;基于钢结构,着重分析了高耸结构和大跨空间结构优化设计方法的研究成果,并提出了这两个领域今后的研究方向。