张拉膜结构的制作与安装工艺

张拉膜结构是通过给膜材及加劲索施加预张力使之具有刚度并承担外荷载的结构，又称之为索一膜结构。张拉膜结构可分为边界直接张拉成型和通过支撑、悬挂等成型两种。张拉膜结构有如下特点：造型活泼优美，富有时代气息；自重轻，适合大跨度的建筑；可充分利用自然光，减少能源消耗；     

车辐式大跨度张拉索膜结构的自振和静风作用分析

选取佛山世纪莲体育中心的大跨度车辐式张拉索膜结构作为研究的原始模型,着重讨论不同预应力度和不同的膜的张拉刚度对结构自振特性和静风反应的影响。计算表明,结构的预应力度对结构的自振特性和静风反应影响较大。     

张拉膜结构自振特性试验研究

对张拉膜结构进行了冲击动力响应试验,采用非接触式激光位移传感器测得膜面各特征点的位移变化,计算出了各工况下膜结构的自振频率,为膜结构的预张力测量和动力特性研究提供了依据。     

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。     

劲性支撑穹顶索膜结构模态特性试验研究

结构的模态特性是其本身固有的极其重要的力学性能,是结构动力分析的基础.准确把握结构的模态特性还能避免结构在动力荷载作用下发生共振的危险.对跨度为6m的劲性支撑穹顶索膜结构模型进行了模态特性的试验与理论对比分析,并分析了全跨荷载、半跨荷载及初始预应力等参数改变对结构振动频率的影响.研究表明:结构自振频率的理论值与试验值吻合较好,两者变化趋势基本一致;结构阻尼比在0.008~0.02范围内;荷载作用使结构低阶和高阶频率均减小,而高阶频率变化趋势更明显;预应力增加使结构自振频率增加,且高阶频率增加较快.     

张拉薄膜结构动力特性研究

分析了张拉薄膜结构动力特性的基本特点,研究了膜面预应力、矢跨比、跨度、边索预应力、膜面索以及支承体系对结构动力特性的影响.结果表明,薄膜结构频率密集,连续成丛分布并且有多个频率重迭;刚性边界跨度较小的薄膜结构的频率较高;跨度较大且比较平坦的大面积薄膜曲面的频率较低,并且分布非常密集;考虑支承体系的张拉索膜结构的频率比未考虑的偏低,振型发生改变;膜面索对自振频率影响不显著,但会使结构的振型发生较大的变化.     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖振动性能试验研究

对构造不同的四块足尺比例冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖模型进行振动性能的动载试验。在正常使用阶段,研究压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、刚性支撑件、楼盖端部约束条件等构造设置和楼面活荷载对组合楼盖自振频率的影响。研究表明:组合楼盖的自振频率随楼面活荷载的增加而降低;减小压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、相邻楼盖梁的跨中位置设置刚性支撑件及加强楼盖端部约束均能提高组合楼盖的自振频率。采用ANSYS有限元程序对试验模型24种荷载工况的振动性能进行模态分析,有限元模态自振频率与试验自振频率吻合较好。提出的理论公式能够较好预测组合楼盖的自振频率。在正常使用阶段荷载标准组合下,建议组合楼盖的自振频率不小于10Hz。     

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.     

新广州站内凹式索拱结构模型静力试验研究

新广州站站房屋盖采用一种新型预应力索拱-内凹式索拱结构,为了解该种结构的张拉成形过程、典型荷载工况下结构性能和结构极限承载力及破坏位置,分张拉成形、4种荷载工况的加载及2种典型荷载工况的极限加载3个阶段,对2榀内凹式索拱的1/3缩尺模型进行了静力试验,并将试验结果与有限元结果进行对比,有限元结果和试验值吻合较好。研究结果表明：张拉成形后索力和位形基本达到目标,确立的张拉原则可行,给出了快速确定初始张拉力的计算公式;设计工况下结构处于线弹性阶段,满跨分布荷载时主拱全截面受压,以受轴压力为主,而半跨分布荷载时以受弯为主,弯曲应力在主拱应力中的比重较大;半跨分布荷载对结构整体稳定最不利,其极限承载力较满跨分布荷载降低较大,前者在主拱弯矩最大的位置破坏,而后者在轴压力最大的拱脚附近破坏;索夹的连接形式及支座的抗推刚度对结构的承载能力影响很大。图13表4参10     

矩形平面索穹顶结构的模型试验研究

为了了解矩形平面Geiger型索穹顶结构的受力性能,设计并加工了一长边4.7m、短边3.4m的矩形平面索穹顶结构试验模型,并对该结构试验模型的预应力、自振频率及多种荷载工况下的多级静力加载等内容进行了理论分析和试验研究。研究结果表明:矩形平面Geiger型索穹顶结构与圆形平面Geiger型索穹顶结构具有相似的静力性能,它在满跨均布荷载作用下具有良好的受力性能,但不利于承受半跨均布荷载。且结构第一阶自振频率较低,自振频率随初始预应力的增大而增大,提高结构预应力水平可以改善结构刚度。     

索穹顶结构整体张拉成形模型试验研究

索穹顶结构既可以通过对所有拉索施加预应力完成对结构预应力的施加,也可以通过对部分拉索施加预应力,其他拉索被动受力达到整个结构被赋予预应力,根据索穹顶结构预应力施加的不同方法,探讨索穹顶结构预应力成形过程。采用不同的预应力施加方法对结构进行全过程仿真分析,表明结构的最终内力和位形与预应力施加方法无关。结合内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶实际工程,制作了1∶4的试验模型,按照地面组装、分步提升、整体张拉的思路,采用ANSYS数值模拟对成形过程进行了全过程仿真分析,对索穹顶张拉成形方法进行验证。通过在模型试验过程中合理布置拉力传感器对结构从拼装到成形的全过程进行内力跟踪监测,监测结果与仿真分析结果吻合较好,从试验模型的内力变化曲线可找到内脊索开始受力即为结构由机构转变为结构的转折点。     

双弹簧支撑ETFE枕式膜结构性能研究

利用压缩弹簧代替充气形成无需充气设备的ETFE薄膜结构,采用数值分析与模型试验方法对双弹簧支撑ETFE枕式膜结构的可行性及结构性能进行研究。数值分析结果表明：膜面形状由膜面初始应力和弹簧弹力之比决定;弹簧刚度对膜面应力影响较小,增大弹簧刚度可减小膜面位移但使荷载作用下弹簧弹力的变化增大;膜面矢跨比对膜面应力影响不大,但减小矢跨比使膜面变形增大。模型试验结果表明：膜面成形可通过调整弹簧弹力完成,方法简便可靠,膜面成形精度较高;加载试验中弹簧支撑系统工作可靠,可以较好地追随并张紧膜面;支撑点处膜面应力集中不明显,试验结果与数值分析结果吻合较好。     

环形张拉整体结构的研究和应用

张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型结构。有关正圆柱形张拉整体结构和球形张拉整体结构的研究已被广泛开展,但另一种基本的几何拓扑形态一环形张拉整体结构却很少受到关注。提出一种新型环形张拉整体结构,对其拓扑和找形问题进行研究,采用平衡矩阵法求解该结构的自应力模态和机构位移模态。通过在索穹顶结构中引入环形张拉整体圈梁,提出一种新型索穹顶,并对初始预应力分布和结构性能进行了分析。算例结果表明该新型索穹顶是一种刚度较好且完全自支承自平衡的张拉整体结构。此研究丰富了现有张拉整体结构形式及其应用。     

基坑锚索预应力损失规律及分步张拉控制措施研究

针对基坑工程中锚索预应力损失的特殊性,采用现场试验的方法,对分级张拉直至破坏过程中锚索锚固体上剪应力的分布特征以及不同张拉荷载、循环加卸载下锚索预应力的损失规律进行了分析;结合工程实例建立数值模型,分析了锚索预应力在基坑分步开挖过程中的变化规律,并对一次张拉和分步张拉两种方案下支护桩的位移和弯矩变化进行了对比分析。结果表明:锚索锚固体前端的脱黏滑移是锚索初期张拉锁定损失的重要原因,张拉荷载越小、循环张拉次数越多,锚索的初期损失率越低;对于多排锚索支护桩,上排锚索预应力会因下排锚索施加而减小,而在整个开挖过程中,锚索预应力呈现波动增大的趋势;通过采取分步张拉控制措施,锚索预应力的张拉锁定及开挖损失均得以明显改善,支护桩在开挖过程中的受力和变形更趋合理,该控制措施可为类似基坑工程的施工提供借鉴。     

张力膜结构形状优化

张力膜结构是膜结构中的一类,它体现了现今结构选型的趋势－杂交体系,具有很好的发展前景。张力膜结构形状的确定,是结构分析的前提,是决定工程造价的重要因素。本文在张力膜结构有限元分析的基础上,建立了张力膜结构形状优化模型;介绍了其几何模型,结构分析方法及采用的无需梯度的复形法;提出了张力膜结构形状优化的求解基本步骤。最后给出了一张力膜结构形状优化实例分析。     

索拱吊挂轻型组合楼盖结构的静动力性能及张拉控制

采用有限元分析软件ANSYS对一种新型索拱吊挂轻型组合楼盖结构体系进行了静动力分析,并采用现场实测与计算机仿真分析相结合的方法对索拱吊挂楼盖的新型工艺进行了分析。结果表明,结构体系的基频较高,模态不密集;撑杆与拱型桁架梁连接处截面是索拱主要的控制截面;施工顺序影响整体结构的受力状态;张拉预应力索可以减小拱梁在使用阶段的单元应力,但在施工阶段,张拉预应力索却增加了拱梁的压应力,对结构产生了不利影响。     

张拉膜结构非线性动力特性分析

采用线性滤波器法对张拉膜结构进行了风荷载数值模拟,并运用CFD数值风洞的方法对张拉膜结构进行了数值风洞模拟,得到了便于工程使用的体型系数划分图,最后将取得的脉动风荷载时程进行非线性时程分析,讨论了结构参数对主应力水平的影响,比较了结构在脉动风作用下的主应力和自平衡状态下主应力水平,确定了风敏感区域,最后对结构典型区域节点的动力特性做出评价。     

北京融科资讯中心C座全玻璃大堂的分析和安装

北京融科资讯中心C座大堂是一座由柔性索网结构支承的全玻璃结构,整个结构由四根悬索支承。在大堂的施工过程中,先安装并张拉四根主悬索,然后安装立面拉索,最后安装屋顶及立面玻璃。采用有限元方法模拟分析了施工过程中索的内力变化情况。分析结果表明,在张拉过程中要严格监控索的内力和位置,保证张拉出预期的结构外形和刚度。     

吴江市震泽中学体育场钢屋盖吊装及张拉研究

吴江市震泽中学体育场分为东、西2个看台,东区跨度为170.7m,主骨架为梭柱斜拉索网格结构,西区跨度为224.0m,主骨架为背拉索大悬挑网格结构。根据东、西区屋盖受力特点,东区拉索随梭柱一同吊装,一次张拉到位,胎架主动脱架、屋盖自然成型的方法;西区采用一次张拉,通过胎架落架使拉索达到设计值的方法。采用Midas软件对拉索张拉方案进行仿真模拟,确定了张拉的可行性和监控要点,为整个屋盖的施工提供了数据支持。     

青岛颐中体育场索膜结构挑篷的设计与施工

介绍了青岛颐中体育场采用整体张拉式索膜结构挑篷的设计与施工情况 ,分析了挑篷的受力、荷载及工况组合 ,以及结构设计中各构件的确定 ,并介绍了施工要点 ,可供同类工程参考