弦支穹顶结构体系的应用

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和索穹顶的基础上发展起来的一种新型复合空间结构,能够发挥单层球面网壳与索穹顶结构两者的优点,弥补两者的不足。目前已有的研究局限于设计理论,少量的工程实践也是试验性的小跨径工程。因此,对大跨度弦支穹顶结构体系及其工程施工技术进行一体化研究具有重要的现实意义。概述了弦支穹顶结构体系产生的背景、定义、特点及工作机理,归纳了预应力索撑体系设置原则。简要介绍了国内外首个大型双层椭圆弦支穹顶——武汉体育中心二期工程体育馆的设计和施工工艺,该工程采用的非常规的安装方法和首次在大跨度弦支穹顶结构体系中通过撑杆调节法来施加预应力,并取得成功,为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工成套技术

大跨空间预应力钢结构形式多样,力学特性差异大,相应的施工分析和施工方法等差异也很大.本文结合张弦结构、斜拉结构、弦支穹顶和索穹顶等典型结构形式,介绍了各种结构形式的主要施工技术.并以索穹顶结构为例,介绍了张力结构的创新施工技术和创新施工分析方法.通过大量工程实践,对这些技术不断总结、提高和完善,集成了大跨空间钢结构预应力施工成套技术.     

专业小常识

<正>预应力空间钢结构:是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构型式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。     

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

在1993年M Kawaguchi提出了一个结合单层网壳和索穹顶结构优点于一身的新型钢结构形式，我们称为弦支穹顶结构（索承网壳结构）。在这个结构组成提出以来，国外很多专家都对其进行过理论实践和实验分析。那么简单点来讲，它就是由一个上层索和下层索通过撑杆建立的一个自由平衡体系，只不过在这里上层索是由单层空间网壳代替。正是由于这种新型钢结构简化了以往出现的繁琐结构形式，而且在国外得到了广泛的运用。近年来，我国也开始引进这种新的钢结构方式。通过对弦支穹顶结构的反复实验验证和结构理论分析。近两年来，我们开始尝试在实际工程项目建设中运用这一钢结构进行施工。其中就有安徽大学体育馆、常州体育馆和济南奥体中心体育馆三个主体钢结构项目建设。通过施工，结合实际情况，我们采用了风格迥异，技术施工不同的方式很好的完成了这三项钢结构施工项目，得到的效果当然是非常好的，下面就三个弦支穹顶结构体系来进行分析解读。     

弦支穹顶结构滚动索撑节点力学性能研究（英文）

弦支穹顶结构在预应力施工过程中环索和索撑节点之间的摩擦力会产生可观的预应力损失,并且会导致施工完成后弦支穹顶结构的预应力分布显著偏离设计状态,从而明显削弱弦支穹顶结构的性能.本文提出了一种可用于弦支穹顶结构的滚动式索撑节点,并通过试验和有限元分析研究了这种新型索撑节点的预应力损失和力学性能.根据试验数据,对比传统的索撑节点发现,新型的索撑节点可以减少预应力损失从21.65%到10.85%.除此之外,试验结果和有限元分析结果均表明新型索撑节点的力学性能安全合理.因此,在弦支穹顶结构未来的设计中可以推广这种滚动式索撑节点.     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构的预应力施工控制技术

通过大跨空间钢结构施工分析,掌握各关键施工阶段的结构状态,确定施工参数和理论目标值后,尚需确定施工控制项目、允许偏差和主控项目,并在施工中采取系列措施,保证结构成型质量.结合济南奥体中心体育馆弦支穹顶,综合对结构性能影响及相关施工允许误差兼容性,建议弦支穹顶撑杆垂直度的允许偏差为±1/150～±1/200;提出误差影响因子及计算方法,通过对比各控制项目之间的误差影响因子,确定各项目的优先控制顺序,从而确定最优先的主控项目;将群索结构中的拉索分为被动张拉索和主动张拉索.指出被动索的控制关键是索长,而主动索的控制关键是索力,并提出了拉索制作、被动索安装和主动索张拉的系列控制措施.     

弦支穹顶体系及其静力性能

弦支穹顶结构形式综合了索穹顶和网壳结构的优点,是一种新型空间杂交结构体系：介绍了弦支穹顶结构体系的构成和工作原理,研究了改变弦支穹顶的矢高及环索预拉力对结构性能的影响。研究表明弦支穹顶应综合考虑欠高、预应力的施加等因素的相互影响,该结构的设计可以相应的采取一些优化设计方法。     

专业小知识

<正>1预应力空间钢结构:国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构形式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系;其中,分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。     

专业小知识

1.预应力空间钢结构：是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构型式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。     

莲花穹顶的温度效应分析

济南奥体中心莲花体育馆弦支穹顶结构为目前世界上跨度最大的肋环型布索形式的球面弦支体系.弦支穹顶结构为一新型的大跨度空间结构体系,该体系在正常使用过程和施工张拉过程中的温度作用影响不容忽视.本文采用单独钢结构模型和整体结构模型两种计算分析模型对温度作用的影响做了初步分析.钢筋混凝土构件和钢结构构件(包括索)由于材料导热系数、热膨胀系数、截面尺寸及构件体积等的差别其中面的温度时程变化并不是同步同幅的,本文参考大体积混凝土的温度梯度变化模式、济南当地的气象统计资料及本工程结构健康检测的实测数据对莲花穹顶的温度效应做了对比分析并给出了初步结论和建议.     

分块布置环索的弦支穹顶结构性能分析

应用MIDAS/Gen软件以平面系数为变量进行计算分析,得出椭圆形弦支穹顶力学性能随平面系数变化的规律。针对常用布索方式的椭圆形弦支穹顶存在的内力分布及节点竖向位移等具体问题,提出一种结构环索布置上的改进形式,即分块布置环索的弦支穹顶结构,并初步研究了其力学性能及稳定性能。通过对两种弦支穹顶结构形式力学性能的对比,提出了新型布索方式的优点,并提出了今后的研究方向及需要解决的主要技术问题。     

2008奥运会羽毛球馆大跨度新型弦支穹顶结构体系的优化设计选定

简要总结了2008奥运会羽毛球馆的建设背景,落实"绿色奥运,科技奥运,人文奥运"理念的思路和措施,阐述了预应力弦支穹顶结构新体系优化设计及选定过程,概括了本工程在体系优化设计、结构整体稳定分析、张拉施工仿真模拟、结构静力和动力模型试验、结构健康监控等研究工作。本文研究成果直接用于2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构设计和施工,可供今后同类结构的设计、施工参考。     

整体张拉及杂交结构体系的特点与应用

重点介绍了空间结构近几年出现的若干新结构形式以及它们的构成和受力特点、主要设计问题及设计理论;这些新结构涉及到:索穹顶结构、弦支穹顶结构及巨型网格弦支穹顶结构、张弦梁(拱)及张弦桁架结构、悬吊索系及斜拉结构、车辐结构及索拱结构等。     

专业小知识

<正>预应力空间钢结构:是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构形式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。     

专业小知识

预应力空间钢结构:是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构型式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述

近10年来,我国预应力钢结构在拉索材料、结构形式和施工技术方面都有了快速的发展,取得了令人注目的技术进步.其中,拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索,向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展,钢丝表面防腐从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理.结构形式包括张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等.预应力钢结构施工,不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺,而是系统性和全过程性的施工技术.具体体现在:分析和工艺的结合,节点、索头和张拉机具的结合,刚构和拉索施工的结合,及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制.     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定性能分析研究

2008奥运会羽毛球馆屋面钢结构采用弦支穹顶结构体系。该体系为半柔性结构,结构的整体稳定性能是该类结构体系设计选型的控制因素。弦支穹顶结构具有屈曲特征值非常密集且为局部失稳屈曲模态的特点。本文重点对计算方法、材料弹塑性、节点构造以及预应力损失等因素对弦支穹顶结构整体稳定承载力计算的影响进行分析研究,研究表明荷载子步数、材料非线性以及索撑节点构造对奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定均有较大的影响。对基于结构整体稳定安全的大跨度钢结构性能化设计进行了初步探讨,提出了整体结构体系屈曲稳定承载力系数的建议取值。     

预应力大跨度空间钢结构的应用与展望

文章主要是阐述了我国预应力大跨度空间钢结构应用与发展的基本情况。这些预应力空间钢结构包括有预应力网格结构、斜拉网格结构、索穹顶结构、张弦梁结构、弓式预应力钢结构等。最后，展望了新世纪的预应力空间钢结构。     

弦支穹顶预应力钢结构体系索与拉杆延性性能设计研究

预应力大跨度钢结构体系的大变形倒塌失稳极限状态是结构安全的控制因素,其基本构件索与拉杆的延性性能分析研究对结构体系的安全设计至关重要。索与拉杆分别经过冷作硬化处理和调质热处理后,构件强度大幅度提高,而延性性能大幅降低。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构工程为实例,在罕遇地震作用以及体系静力失稳极限状态下,对环索及径向拉杆的应力、变形性能进行分析研究。总结得出弦支穹顶结构"体系大变形,索杆小应变"的力学性能规律,证明了延性性能相对较差的索杆构件应用于弦支穹顶结构体系的安全性。     

应用CFRP索弦支穹顶结构静力特性分析

为研究新型材料CFRP在弦支穹顶结构中的应用,以2008奥运会羽毛球馆为背景,建立长4 m,高2.6 m的穹顶模型。模型分别采用钢索和CFRP索作为预应力索,通过有限元分析软件ANSYS对模型进行静力分析计算,得到应用CFRP索的弦支穹顶结构内力及位移随加载历程的变化规律。研究结果表明:由CFRP索构成的弦支穹顶结构同样具备传统钢索结构的优点,甚至在影响杆件应力和节点位移方面更优。将为CFRP索代替钢索的弦支穹顶结构的研究奠定基础。