葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析

葫芦岛体育馆屋盖主体钢结构部分为弦支穹顶结构,由上部单层网壳和下部的张拉索杆系构成,是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。该工程拉索体量大、分布面广,且由径向钢拉杆、环向索及撑杆组成了整体张拉索杆体系。不论采取何种拉索张拉方法,一般均不可能对所有拉索同时同步施加预应力,所以该工程中采取分批分级的办法来实现。利用大型通用有限元软件ANSYS进行张拉施工全过程的分析,来确定合理的张拉方案。     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

大跨度弦支穹顶结构施工技术研究

弦支穹顶结构的施工分为上部网壳的安装和下部索杆结构的预应力张拉,网壳的安装有高空散装法、整体顶升(提升)法等,高空散装需要搭设满堂脚手架,整体提升需要专业的顶升设备。预应力张拉方法有环向张拉法、径向张拉法和撑杆顶升法,每种预应力施工方法都有与之相对应的施工条件,若竖向撑杆和径向拉杆较多,适合采用环向张拉法,若环索张拉需要的力超过张拉机具所能提供的拉力,则可采用撑杆顶升或径向张拉法。     

向心关节索杆体系弦支穹顶张拉模拟分析

将向心关节索杆体系应用于弦支穹顶结构中,改变以往张拉环向索通过环向拉索滑动传递预应力的方式,利用撑杆的转动位移建立预应力,避免环索与节点摩擦出现预应力损失的问题。以东亚运动会团泊自行车馆弦支穹顶张拉分析为例,采用有限元分析软件ANSYS进行施工放样态正分析找形和反分析找形,得到了结构张拉前的放样态。结果表明,反分析找形对于该类索杆体系放样态找形更加有利。经反分析找形,最终采用混合张拉方式,即先预紧径向拉杆,再张拉环向索。对张拉过程进行了全程模拟,得到张拉过程中张拉力及网壳位移控制值,获得设计预应力态。     

某体育馆弦支穹顶拉索施工研究

弦支穹顶由上部网壳与下部的张拉索杆体系构成,预应力索网布置和预应力分布较复杂。以山东某体育馆为例,进行施工全过程分析,研究了环索分批张拉过程中结构的内力和变形。确定了合理的张拉方案及其施工参数。     

弦支穹顶结构屋盖预应力施工技术

巨型网格弦支穹顶结构常作为大跨度公共建筑屋盖的结构形式.弦支穹顶结构一般由上部的刚性网壳与下部的索撑体系组成.对于下部的索撑体系结构而言,其施工常常采用整体张拉成型的方法,其张拉方案的制定以及张拉过程中力与形的控制是施工张拉过程中的核心内容.以大连市体育馆屋盖结构为例,分析了制定张拉方案及张拉次序所应考虑的影响因素,研究了多道环索预应力张拉全过程索撑体系内力值的变化规律,同时依据数值分析结果评估了该张拉方案的可行性.     

某体育中心活动屋盖的拉杆张拉与监测

金山区朱泾体育中心活动屋盖钢结构拉杆张拉工程,在拉杆分批张拉过程中,采用顺序分析法避免复杂的拉杆内力相互影响分析,并快速准确地模拟分批张拉的施工过程,得到各加载步时张拉杆的张拉控制力,作为施工依据。施工时采用临时索对结构张拉预变形后安装钢拉杆。预应力施工的监测结果与理论分析结果符合较好,表明结构在预应力施工过程中是安全的,临时索的做法是可行的,验证了理论分析的准确性。     

弦支网架预应力张拉施工模拟分析

作为一种新型弦支结构体系,弦支网架由上部刚性网架和下部柔性索通过支杆相连而成。通过预应力张拉可将拉索预应力引入弦支网架中,从而改善结构受力性能,因此预应力张拉施工至关重要。以天津北塘文体中心弦支网架为研究对象,使用ANSYS有限元软件,采用单元生死技术和多时间步连续分析方法对弦支网架预应力张拉施工过程进行模拟,确定了施工过程中各拉索的张拉控制值,并分析了在施工过程中拉索内力、结构位移和杆件应力的变化规律,为该工程预应力张拉施工提供了依据。可为其它弦支网架工程的预应力张拉施工模拟提供参考。     

新型双索分离式张弦桁架施工关键技术研究

宝鸡市游泳跳水馆的钢结构屋盖采用一种新型双索分离式张弦桁架体系,结构新颖、造型优美独特。在单榀张弦桁架中,结构下弦采用2根空间呈双曲形态的高钒索,斜腹杆采用交叉高强钢拉杆,整个结构形成自平衡体系。由于钢拉索和钢拉杆的引入,使得该新型空间结构体系具有明显的非线性,受力较为复杂。为保证体系成型的顺利完成,本文对单榀桁架零状态吊装、整体张拉成型等施工关键技术进行了较为详细的研究,总结出一套针对该新型体系行之有效的施工方法,对该体系的推广应用提供了重要的分析依据。     

国内首创弦支张拉施工应用于福州海峡奥体

正2014年4月24日,国内首创的钢结构屋盖四边形环索弦支(张弦组合结构)体系张拉施工在中国建筑工程总公司所属中建海峡福州海峡奥体中心体育馆完成。四边形环索弦支结构体系由国内知名结构设计大师傅学怡主创,由环索、斜索、竖向撑杆以及上部单层网壳组成。该体系兼具有索体的柔性和网壳结构的刚性,主要通过对斜索或环索施加主动预拉力拉紧索体,使得索体产生预应力,让通过     

某大跨度张弦结构仿真分析及施工技术

安徽广播电视中心东区采光顶钢结构为空间张弦桁架结构体系,上部为钢结构体系,下部由径向24道高强拉索和环向3道高强拉杆组成。通过空间异形张弦结构施工方法选定、施工流程、对各阶段施工仿真分析以及施工过程中临时支撑胎架、变形监测,采用有限元计算软件ANSYS对钢结构应力和变形进行仿真计算,使结构按预期的形态安装成型,保证了施工过程的安全性。     

弦支穹顶结构研究进展与工程实践

弦支穹顶结构是基于张拉整体概念并综合了单层网壳和索穹顶结构的优点后发展起来的一种预应力大跨度网格结构体系。本文在分析弦支穹顶提出的背景和力学原理的基础上,论述了国内外对弦支穹顶结构形态分析、优化设计、静动力性能、施工控制理论及其试验研究等方面的研究进展,总结了弦支穹顶相关的研究内容和研究结论。结合国内外近20项实际工程的应用,对弦支穹顶的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分的布置、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等结构特性进行了分析总结,针对目前常用的预应力设计方法、节点构造、预应力张拉方案,提出了供工程应用参考的建议。指出了温度效应研究、考虑索撑节点滑移摩擦的动力反应分析、索力的测试及其补偿技术、超大跨度弦支穹顶设计理论等5项亟待解决的弦支穹顶关键课题。     

基于位移补偿法的某椭圆形弦支穹顶施工模拟及监测研究

针对弦支穹顶结构施工模拟中的形态分析问题,采用改进的基于模型方程的位移补偿法,以2017年全运会场馆天津中医药大学新建体育馆弦支穹顶结构为例,采用ANSYS有限元分析软件的APDL程序编程进行形态分析。结果表明该方法收敛速度快,预应力平衡态与设计态的最大位移和最大索力相对差更小,能控制放样态结果离散性。通过对比分析确定了适用于不连续支承椭圆形弦支穹顶结构体系的张拉方法为径向拉杆张拉法,预应力张拉分为20%、70%和100%设计张拉力共3级,且对于每级每圈径向拉杆又细分为1~8步不等。按照施工方法与流程对该结构进行施工全过程模拟分析,并将施工模拟结果与施工监测结果进行对比。结果表明索力、应力、网壳起拱值、支座位移以及撑杆垂直度的监测值和有限元施工模拟结果吻合较好。     

第26届世界大学生运动会篮球馆弦支穹顶屋盖结构设计

2011年第26届夏季世界大学生运动会篮球馆为一复杂体育建筑,其上部钢结构屋盖直径72m,为采用单层网壳加弦支体系组成的弦支穹顶结构体系,支承于沿72m直径圆周边均匀布置的24根钢筋混凝土柱上。围绕屋盖结构选型、受力特点及结构设计中的关键性问题,进行了以下的分析研究:弦支穹顶屋盖设计控制标准;弦支穹顶下部索杆体系的布置;预应力的大小选用原则分析;屋盖屈曲稳定分析;预应力张拉整体结构施工全过程模拟及施工方案分析;复杂节点实体有限元计算分析。从中归纳、总结了弦支穹顶屋盖结构设计中应注意的关键问题及应采取的结构措施,可供同类工程参考。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶预应力张拉模拟施工过程分析研究

对于大跨度弦支穹顶结构,预应力张拉施工过程实际上是几何体系由机构(准机构)变为可承担设计荷载的结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别于常规结构体系,它需要对结构的设计状态即最终使用状态进行控制,同时应研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能,并对结构几何成形过程中的安全性进行控制。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,应用分步一次加载法和单元生死法两种不同的计算方法对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程模拟计算,分析了在预应力施工过程中结构位移、环索内力和径向拉杆内力变化规律,确认了张拉施工过程的安全性;得出分步一次加载法时结构力学响应大于单元生死法时结构力学响应的结论;证明弦支穹顶整体结构设计采用分步一次加载法是偏安全的。     

重庆市渝北体育馆弦支穹顶结构预应力施工技术研究

渝北体育馆屋盖的结构形式采用弦支穹顶结构,平面形状近似为倒圆角的三角形平面,结构形式新颖,预应力施工难度大.本文详细介绍了该工程的预应力施工技术方案,重点分析了五个方面的关键技术:钢索下料及撑杆偏移确定的方法、施工仿真计算分析、拉索布置及安装、拉索张拉以及施工监测.本工程采用张拉径向拉杆施加预应力,张拉过程中采取分级对称张拉的方法.对施工过程进行了详细的仿真计算分析,并根据实际得到的结构竖向位移、部分钢结构应力监测结果,进一步证明了张拉方案的合理性.本文所提出的预应力施工技术为类似的弦支穹顶结构预应力施工提供借鉴.     

绍兴体育中心体育馆大跨度肋环型索网杂交结构张拉方法比选

绍兴体育中心体育馆钢结构屋盖由肋环型网壳和肋环型索网组成,其索网的曲率基本与网壳曲率相同,环向索与径向索的相互影响很小,所有拉索均需张拉。为此基于ANSYS平台开发了张拉过程参数化分析模块,实现了张拉方案的参数化对比。在结构的受力和类似结构施工的基础上提出了3种可行的张拉方法,并且得出相对合理的张拉方案及其计算结果。通过优化下部索网节点及设计相应的构造保证措施,张拉点位由126处调整为78处,大大减化了预应力施工的工序、缩短了张拉周期。     

小知识

<正>预应力张弦穹顶:以圆形或椭圆形单层网壳和索系为主承重结构,由中间撑杆将两者连接成整体。索系分为径向索和环向索两组,根据结构跨度大小,确定环向索圈数。施加预应力的工艺主要有:1)环向索张拉;2)径向索张拉;3)撑杆顶伸等几种方法。预应力技术将结构转化为轴压杆和拉索的承重体系,大大提高结构效率,显著降低材耗。国内的工程实例有北京奥运     

预应力钢拉杆与大跨度网架整体提升组合施工技术

成都天府国际机场T1航站楼A,C指廊采用局部张弦网架结构,指廊中间天窗带设置下弦钢拉杆替代下弦杆,钢拉杆共120根,12根为1组,A,C指廊各5组.网架结构采用液压同步提升技术进行施工,钢拉杆采用并联双杆液压张拉技术进行预应力张拉施工.通过对施工方法的全过程模拟、施工计算结果及施工实测数据的对比分析,验证了预应力钢拉杆...     

国家会议中心二期屋盖预应力拉索施工全过程仿真技术

超长上凸式张弦杂交拱壳结构由屋面钢拱壳、拉索、拉杆组成,拉索为上凸设置,拱壳和拉索之间为受拉的钢拉杆.为减少张弦结构对支撑结构的作用力,可在施工过程中适当地分级施加预拉力和分级加载.国家会议中心二期屋盖施工中,对张弦预应力拉索施工全过程进行仿真计算,以跨向位移为主要控制因素,确定拉索安装张拉顺序和拉索分级张拉,用于指导实际施工.