葵花型索穹顶结构的多种施工张拉方法及其试验研究

施工张拉控制是索穹顶结构的关键技术之一,但是现有文献描述的施工方法往往过于复杂。为了促进索穹顶结构在实际工程中的成功应用,简化其施工过程非常必要。基于机构分析原理,本文以一直径为5m的葵花型索穹顶结构模型为研究对象,考察了索穹顶结构的三种施工张拉方法:张拉最外圈斜索成形法、张拉最外圈脊索成形法及张拉最外圈环索成形法。文中对上述三种施工方法进行了详细的试验研究,并将其与理论计算结果进行了对比分析,发现试验结果和理论分析吻合较好,证明了上述三种施工张拉方法是可行的。本文的试验研究有助于对该类结构的进一步研究和工程应用。     

大跨度非对称马鞍形索网结构关键施工技术研究与应用

大跨度非对称马鞍形索网结构作为空间结构的新型结构形式,具有造型新颖、跨度大及用钢量省等特点,主要用作大型公建或体育场馆屋盖等。本文以盘锦体育场屋盖工程为载体,针对大跨度非对称马鞍形索网结构的结构特点,进行了大量仿真计算与方案比选,提出了"地面组装、同步提升、整体张拉成形"的施工方法。并在1∶10的结构模型上进行了张拉成形试验,验证了仿真计算的正确性和施工方法的可行性;对该施工方法的全过程施工仿真计算分析、拉索下料、同步提升技术、整体张拉成形技术、施工监控技术等5项关键技术进行了比较深入研究。该研究成果成功应用于盘锦体育场屋盖、佛山家具城屋盖和徐州体育场屋盖空间索结构施工,取得了良好的效果,可为该类结构的张拉成形提供有益的借鉴     

索穹顶结构两种施工成形方法的模拟与分析

结合国内外已有的索穹顶结构施工张拉成形方法及相关研究成果,以一跨度为100m的索穹顶结构为例,提出了两种结构施工成形方法:中心设置固定塔架仅张拉外圈斜索成形法、中心设置提升塔架索杆原长累计安装成形法,并采用动力松弛法对两种施工成形方法进行了施工成形全过程模拟与分析,重点分析了固定塔架标高与提升高度对结构成形过程中构件内力与位形的影响,为实际工程的张拉施工提供理论依据和技术支持.     

凯威特型索穹顶结构多种张拉成形方案模型试验研究

张拉成形技术属于索穹顶结构的关键技术。为分析比较各种张拉成形方案的施工可行性和方便性,同时深入理解预应力生成机理,对一凯威特型索穹顶结构模型进行了逐步张拉外圈斜索成形、一次性张拉外圈斜索成形及由外及里逐步调节压杆到原长成形等三种成形方案的张拉成形试验,跟踪了张拉成形全过程。试验研究表明：三种张拉成形方案都是可行有效的,其中一次性张拉外圈斜索成形方案施工较为方便;逐步调节压杆长度到原长成形方案精度相对较高;控制构件原长的张拉成形控制技术不仅适用于单整体自应力模态体系,也适用于多整体自应力模态体系;体系预应力伴随着构件的逐步张拉到位而逐步生成。     

索杆张拉结构的设计和施工全过程分析

索杆张拉结构体系以其简洁明确的力学概念为大跨度结构的应用创造了新的奇迹．本文从工程应用的角度，以索穹顶结构为描述对象，对索杆张拉结构的设计和施工成形分析进行了系统的研究．首先，本文首次提出基于体系平衡矩阵将杆单元内力转化为悬链线索单元内力，并可同时考虑节点荷载、保持体系设计构形的理论方法；其次，本文首次提出基于动力松驰法的控制索段原长的张拉下斜索施工分析及模拟方法．依据本文理论编制的程序成功对一小型索杆张拉结构的设计和施工过程进行了分析模拟．     

长春奥林匹克公园体育场轮辐式张拉结构的施工模拟分析

基于张拉结构的施工模拟分析的理论基础,对长春奥林匹克公园体育场轮辐式张拉结构的索系张拉步骤进行介绍,并通过有限元软件ANSYS模拟了施工过程中的背索安装、环索同步提升,谷索张拉三个阶段。张拉过程中拉索索力稳定无跳跃,结构位形最终达到成形目标态,钢结构von Mises应力均较小。     

海口五源河体育场月牙形索桁架屋盖结构施工过程数值模拟研究

海口五源河体育场屋盖结构为月牙形索桁架结构体系,外环直径约260m,索结构最高点相对标高为42.8m。结构具有拉索数量多、施工过程结构变形大、张拉力大的特点,故施工难度较大。为了制定行之有效的施工方案,使用有限元软件MIDAS/Gen,对提出的多种施工方法进行了详细的数值模拟分析,最终确定了"地面铺装拉索,整体提升后张拉径向索"的施工方法,在张拉成形过程中将支座设置为可滑状态。实测数据与有限元数值模拟数据吻合较好,验证了仿真计算的准确性,对同类工程具有参考意义。     

国家速滑馆大跨度马鞍形单层正交索网整体提升张拉施工关键技术

国家速滑馆工程大跨度马鞍形单层正交索网,是目前世界上类似结构中跨度和规模最大的索网结构,其拉索数量多、内力大,均采用双索设计,且拉索提升张拉过程中支座水平可滑动,索网提升、张拉施工难度大.针对这一技术难题,本文提出了"定长拉索地面编网、承重索整体提升、稳定索张拉成形"的总体施工方案和定长索安装理念,通过全过程施工仿真分...     

张拉筒形结构的研究

利用张拉成形技术和预应力技术发展出一种新型大跨预应力钢结构形式——张拉筒形结构,并研究了它的计算分析理论、张拉成形机理及受力变形特点。通过与目前工矿企业大型库房建设中常采用的落地筒形结构的算例对比,发现了张拉筒形结构的许多优点。研究结果表明,张拉筒形结构不仅施工速度快、成本降低、质量与安全更易于保证,而且与传统筒网壳结构相比还有支座水平推力小、结构刚度较大等方面的优势,具有很好的工程应用前景。     

长春奥林匹克公园体育场屋盖索结构整体张拉施工模拟

结合长春奥林匹克体育场屋盖索结构整体张拉施工方案,从初始状态、背索安装、脊索提升及安装就位、谷索张拉等4方面,对施工的提升张拉过程采用有限元法进行模拟计算。通过施工模拟总结出的张拉规律,可供今后类似索结构工程的设计与施工参考。     

索穹顶结构施工技术研究

以直径71.2 m索穹顶工程为对象,介绍索穹顶施工的关键技术,即结构施工偏差及构件尺寸误差的控制、结构的安装成形方法、预应力张拉次序与方法、施工仿真分析与监测控制等。将内中脊索、内中斜索及环向索都做成定长索,外斜索和外脊索做成可调索,调整其长度补偿耳板的径向施工误差;在总结类似工程施工经验的基础上,提出地面拼装、整体同步提升外脊索和外斜索进行安装、张拉外斜索使结构成形的施工方法,减少高空作业量,保证施工的安全;根据索穹顶结构为柔性结构且具有多个对称轴的特点制定了分级分批张拉的施工方案,完成对索穹顶结构的张拉施工,从监测数据看出,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。     

国家速滑馆施工误差对索结构预应力偏差的影响研究

国家速滑馆地上钢结构采用正交索网、环桁架和幕墙斜拉索组成的空间结构体系,各体系互相关联,施工方法和顺序对最终完成的整体结构性能、形态影响较大,各施工阶段误差影响不可忽略.针对该体系的张拉施工过程,进行了理论分析和试验研究,明确了施工张拉过程索力偏差分布规律及相应的张拉补偿调整原则.根据实际施工过程中设备和现场状况,制定了适用于该体系的施工张拉方案.通过索力监测设备获取了张拉过程中及完成后的索系预应力,对比了实际工程中索力的偏差与理论分析及试验研究结论的差异.结果 表明,理论和模型试验确定的施工方法可行,施工误差在预期目标范围内,整体误差较小,满足使用需求.     

多组整体自应力模态索穹顶结构施工成形研究

为进一步探索具有多组整体自应力模态的Kiewitt型索穹顶结构的施工成形技术,根据动力松弛法的思路,提出一种松弛索杆体系平衡形态的找形方法,进而设计加工了一个直径为5m的Kiewitt型索穹顶结构模型,模拟跟踪逐步张拉结构外圈斜索到原长的施工成形全过程。试验结果和理论分析基本吻合,表明理论分析方法的正确性及施工成形方案的可行性,同时验证了模型的设计加工是合理有效的。     

大跨体内索桁架结构施工技术

新中国国际展览中心展馆钢屋盖为大跨体内索桁架结构,主桁架跨度达70.2米,采用单机整体起吊方式进行安装,工程单体构件大、安装工艺复杂、施工质量要求高。本文结合现场实际施工条件,对工程整体施工安装思路、作业场地空间组织、拼装方式、安装顺序等作了完整阐述,同时针对本项目体内索的特点,就其穿索、张拉、施工过程仿真模拟、施工监...     

体育场看台预应力斜拉钢网壳拉索张拉分析

针对南京江宁主体育场看台顶篷桅杆斜拉钢网壳的拉索张拉,介绍了前索调整索长、后索张拉成形的施工方法,分析了预应力初始态、支架支撑状态以及张拉过程中结构的反应,优化了施工方案,掌握了张拉过程中索力变化和结构变形的规律,为拉索施工和张拉监测提供了依据。     

弦支穹顶结构模型张拉成型试验研究

弦支穹顶结构是由上部单层网壳和下部索杆弦支系统组成的大跨预应力杂交结构.本文以一实际弦支穹顶工程为背景,制作了跨度为8m的缩尺模型,并进行了两种张拉成型方案试验.试验结果与施工模拟理论分析结果基本一致,表明模型设计和试验方法合理,理论分析采用的施工张拉模拟法可靠.考虑到环索节点存在较大摩擦力,本文认为施工工程张拉成形时采用斜索张拉法优于环索张拉法.     

体育场罩棚索桁架结构施工方法及监测

某体育场为空间索桁架结构,由刚性外压环梁、内环索、上径向索、下径向索、吊索、压杆和柱间交叉支撑组成。该工程索桁架共有38榀,其跨度大、悬挑长,榀数多,呈空间形态及整体的受力较为复杂。为减少施工搭设支架费用,缩短工期,根据工程特点设计了针对该工程的施工方法。利用ANSYS有限元软件分析得到支承结构在各个关键施工阶段的变形规律及受力特点,并用FBG传感器对结构施工张拉阶段预应力变化做实时检测,为施工过程提供依据。提出的施工方法及监测手段可为类似结构的施工提供参考。     

预应力斜拉网格结构拉索张拉施工分析

针对连云港体育中心体育场顶篷预应力斜拉钢网格结构工程中拉索张拉力大、数目多、相互影响大、卸载后结构变形大的特点,通过ANSYS有限元分析软件对不同张拉方式进行对比分析,包括初始预应力态结构分析、张拉拉索前拆除满堂支架结构分析、满堂支架支撑网壳时虚拟张拉分析及局部拆除支架的虚拟张拉分析,掌握了预应力拉索张拉过程中索力变化和结构变形的规律,最终选取主动张拉桅杆外侧的背索,被动张拉屋面上的前索的施工方案。并对拉索的施工方案做了介绍。     

大开口刚性内拉环索穹顶结构成形关键技术研究与应用

为实现大开口刚性内拉环索穹顶结构的顺利成形,以成都凤凰山专业足球场为研究对象,提出了一种牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法,对内拉环与索杆系提升顺序、牵引工装索长度优化和脊索锚接时机等关键技术问题进行了研究。采用ANSYS建立结构有限元模型,对施工全过程进行模拟并分析施工成形过程中的结构响应。结果表明：牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法可使结构顺利成形并减少50%的牵引设备投入;内拉环先于索杆系提升可有效减轻内拉环的扭转;斜索张拉阶段结构内力和位移变化较大,应谨慎控制张拉进度;结构成形后与设计状态基本一致,验证了成形方法的有效性。     

FAST30m模型张拉成形健康监测研究和应用

FAST(five-hundred-meter aperture spherical telescope)是500m口径、具有主动反射面的巨型射电望远镜。作为先期验证模型,其30m缩尺模型采用整体索网结构作为反射面支承结构,为保证结构的安全性、苛刻的精度等要求,对其张拉成形过程进行健康监测。针对结构特点以及张拉方案,布设相应传感器,研究并提出了有效、实用的结构安全评定方法,在此基础上,综合运用Matlab、ANSYS、SQL2005等软件开发了结构健康监测系统,实现了可视化操作、自动安全预警、结构模型实时修正以及数据库等功能。最终该系统成功应用在FAST 30m模型索网张拉成形过程中,准确评估张拉各阶段的结构安全性,切实确保了安全施工,及时计算各阶段反射面成形精度,为精度控制提供了科学依据,为FAST原型结构健康监测和索网张拉施工积累了工程经验。