126_6m跨张弦桁架结构的设计与研究
张弦桁架尺寸及预应力优化设计
束 条件 中考虑 了钢 结构 规 范规 定 的压杆 稳 定 问题 ， 使优 化结 果更接 近 于 实际工程 ． 算例表
明算 法是 有效 的．
关键 词 ： 弦桁 架 ； 应 力 ； 定性 ； 面尺 寸优 化 张 预 稳 截
中图分 类号 ： Ｕ ９ Ｔ ３４
文 献标志 码 ：Ａ
张弦桁 架结 构 是 由弦 索 、 撑杆 和桁 架 拱组 合 而成 的预应 力钢结 构形 式 ． 种结 构形 式合 理 ， 这 能 够 充分 利 用 桁 架 拱 的抗 压 性 能 和 弦 索 的抗 拉 性 能， 因而近 十几年来 在 我 国的会展 中心 、 体育 场馆
跨 比、 矢跨 比等都是 影 响其结 构性 能 的重要 因素 ， 也 是优化 设计 考 虑 的 主要 参 变 量 ． 际 工程 设 计 实 中， 采用 多方 案 比较 的 方式 确 定 合 理 的矢 高及 垂 度后 ， 预应 力及 截 面 面 积 的组 合 优 化设 计 就 成 为 设计 的重 点 ． 目前 已有 张 弦桁 架 的 预 应力 及 截 面 面 积 的组 合优 化设 计 多 在 建 立优 化 模 型 后 ， 用 采
第２ ４卷第 １ 期
２１年 １ ０１ 月
烟 台大 学学报 （ 自然科学 与工 程版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａ ｔｉ ｎｖｒｉ Ｎ ｔｒ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｏ Ｙ ｎａ Ｕ ｉｅ ｔ ｓ ｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｅａ ｄＥ ｇ ｅ ｎ ｄ ｉ ｕ ｌ ｎ ｎ ｉ ｔｎ
两级 优化 方式 进 行 求 解 ， 是 研 究 中 尚有 如 但
（） ２ 在模 型 求解 过程 中 ， 出通 过 调 整 预 应 给
力 值 的方法 来满 足 结 构 的位 移 约 束条 件 ， 例 采 算
大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工要点分析
大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工要点分析现如今，钢结构已经在建筑领域得到了广泛推广和应用，通过预应力技术，能够有效改善大跨度空间结构刚度，是一种新型的建设体系。
对此，本文首先对预应力大跨度空间钢结构进行了介绍，然后以大道速滑馆为研究对象，对大跨度预应力张弦桁架结构设计施工要点进行了详细探究，以期为类似工程提供借鉴。
标签：大跨度；张弦桁架结构；施工1、引言鋼结构自身稳定性较高，因此在建筑行业中，钢结构的使用十分普遍，钢结构未来的发展也会被人们所重视。
预应力大跨度空间钢结构的运用功能在房屋建设当中具有不可或缺的地位，因此对预应力大跨度空间钢结构施工要点进行详细探究具有十分重要的现实意义。
2、预应力大跨度空间钢结构概述现如今，在大型建筑工程施工中，预应力大跨度空间钢结构十分常见，具有承重性能强、刚度性能好、延伸性好、施工便捷等应用优势。
在以往大型建筑工程施工中，一般采用混凝土结构模式，但是，由于混凝土的结构模式采用单向板结构，因此，混凝土结构会随着空间的跨度增加而使楼板的厚度随之增加，而在工程计划中，所使用的钢筋数量无法满足厚度增加所带来的重量。
因此，在大型建筑工程施工中，可以应用预应力大跨度空间钢结构，这样不仅能够提高施工质量，而且还能够保证施工进度。
3、工程概况大道速滑馆钢主体结构形式为张弦桁架结构形式，张弦桁架与横向联系桁架组成屋盖钢结构系统。
建筑长度约为189.8m、宽度约为109.4m，高度最高为40.28m，最低为25.980m。
屋盖钢结构主要受力结构为张弦桁架通过支座落在混凝土柱顶上，桁架结构为倒置三角形桁架，张弦桁架最大跨度89.4m。
桁架节点一般采用相贯焊接节点、张弦桁架采用预应力索连接节形式。
根据钢结构设计图纸，山墙钢架由弦杆、横杆、撑杆及腹杆构成，钢材截面规格均为矩形管。
钢架与混凝土柱中预埋件焊接形式连接。
4、大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工4.1钢结构吊装张弦桁架吊装方法：主桁架在场外指定区域地面胎架分成三段拼装，拼装好后搭设支撑架将三段桁架合拢成一整榀桁架，穿索张拉至50%，320吨履带吊（主臂工况）双机抬吊挪位安装。
张弦梁结构设计原理及应用分析
张弦梁结构设计原理及应用分析张弦梁结构是一种常用的桥梁结构形式，它是由拉索和梁体组成的特殊结构。
在该结构中，拉索起到了主要承载荷载的作用，而梁体则用于支撑和固定拉索。
张弦梁结构具有较高的刚度和强度，能够有效地分散并传递荷载，广泛应用于桥梁、悬索桥、天桥等工程中。
首先，我们来了解一下张弦梁结构的设计原理。
在张弦梁结构中，拉索是承载主要荷载的部分。
拉索通常由高强度钢缆或钢索组成，通过预应力来提高其刚度和稳定性。
拉索通常固定在两个支座上，形成了一个张力状态，使结构能够承担更大的荷载。
梁体则用于支撑和固定拉索，使整个结构形成一个平衡的力系统。
张弦梁结构的应用分析主要从以下几个方面进行探讨：1. 结构优势：张弦梁结构具有较高的刚度和强度。
由于拉索起到了主要承载荷载的作用，相比传统桥梁结构，张弦梁结构可以减少梁体的尺寸和材料使用量，降低了工程造价。
此外，张弦梁结构还具有施工速度快、对地基要求低等优势，适用于跨越大尺度的河流、山谷等地形。
2. 设计考虑：在进行张弦梁结构设计时，需要考虑以下因素。
首先是拉索的大小和布置。
拉索的数量和位置直接影响着结构的刚度和荷载承载能力。
其次是梁体的形状和材料选择。
梁体应具有足够的刚度和强度，同时要满足美观和经济的要求。
最后是结构的防腐保护和维护考虑。
由于张弦梁结构通常在复杂的环境中，如海上、高温等，所以对结构的防腐和维护工作非常重要。
3. 应用案例：张弦梁结构在桥梁工程中得到了广泛应用。
经典的案例包括中国的长江大桥、世界知名的悬索桥-美国旧金山金门大桥、以及全球最长的海上跨海大桥-中国渤海海峡大桥等。
这些案例充分展示了张弦梁结构的优势和可行性。
总之，张弦梁结构作为一种重要的桥梁结构形式，在工程设计中发挥着重要的作用。
通过理解其设计原理和应用分析，可以更好地应用于工程实践中。
同时，为了确保结构的稳定性和安全性，我们需要严格按照设计规范和标准进行设计和施工，并进行必要的监测和维护工作。
空间可展桁架结构的设计与热分析
空间可展开特拉斯结构的设计与热分析1、本文概述随着航天探测技术的不断发展，空间可展开特拉斯结构在航天器设计中的应用日益广泛。
这种类型的结构由于其重量轻、强度高和可展开的特性，为航天器提供了有效的支撑和稳定性。
本文旨在对空间可展开特拉斯结构的设计与热分析进行全面探讨，从结构设计原则、材料选择、热环境影响等方面进行深入分析，为相关领域的研究与实践提供有益参考。
在结构设计方面，我们将详细介绍可展开桁架的基本原理和施工方法，包括其动力特性、稳定性和优化设计。
同时，我们还将讨论不同材料在空间可展开特拉斯结构中的应用及其优缺点，为设计者选择材料提供理论支持。
在热分析方面，本文将重点讨论空间环境对可展开特拉斯结构的影响，包括极端温度、辐射和其他因素。
通过分析这些热环境因素，可以评估结构在空间环境中的热性能和稳定性，为结构的优化设计提供依据。
我们还将探讨热防护措施在保护可展开特拉斯结构免受热环境影响方面的作用。
本文旨在对空间可展开特拉斯结构的设计和热分析进行综合分析，为航天器设计领域的研究和实践提供有益的指导和参考。
通过深入了解特拉斯展开结构的原理、材料选择和热环境效应，我们将为未来的太空探索任务提供更高效、稳定和可靠的航天器结构。
2、空间可展开特拉斯结构的基本原理和分类空间可展开特拉斯结构是一种高效灵活的空间结构形式，其基本原理是通过预先设计的折叠和展开过程来实现结构在空间中的可变形性和可重构性。
这种类型的结构通常由一系列由节点连接的直构件或弯曲构件组成，两者都具有一定的刚度和强度来承受和传递外部载荷。
空间可展开特拉斯结构按展开方式可分为几种基本类型。
首先，有一种线性膨胀型，它在膨胀过程中沿着直线或曲线移动，通常用于太空探测器和卫星天线等应用。
第二种是旋转展开型，它涉及一个或多个绕某一轴旋转的组件，常见于太阳能电池板、太空望远镜等。
另一种是复合展开结构，它结合了线性和旋转展开方法，以实现更复杂的空间形式，如大型空间站和航天器。
大跨度张弦桁架结构设计
大跨度张弦桁架结构设计发表时间：2017-11-20T14:07:33.213Z 来源：《防护工程》2017年第18期作者：李钊[导读] 随着我国社会经济的快速发展，建筑行业也有了突飞猛进的发展，越来越多的高层、大跨度工程拔地而起。
摘要：张弦桁架在当前的大跨度建筑工程中得到了广泛的应用，越来越多的研究者开始对该结构进行深入研究。
本文以某市的会展中心为例，针对该建筑的张弦桁架结构进行全面分析与了解，从多个方面分析建立相应模型，最终对该结构合理的设计。
本文就大跨度张弦桁架结构的设计进行全面分析，以供参考。
关键词：张弦桁架；结构设计；大跨度建筑一、前言随着我国社会经济的快速发展，建筑行业也有了突飞猛进的发展，越来越多的高层、大跨度工程拔地而起。
在大跨度建筑工程建设过程中，施工人员一般都会采用张弦桁架结构来进行施工，使其在经济、美观的基础上达到质量要求。
张弦桁架结构是近年来引进我国的一种新型结构，并且通过该结构已建立了多座建筑物。
张弦桁架结构是一种独特的空间结构形式,它是“通过对弦进行张拉,以及将撑杆与梁按实际造型需求进行组合”,即基于结构的受力特性进行构造。
这种自平衡结构体系既能尽量利用拱型结构受力特性,又能充分发挥索抗拉强度较高这一优点。
具有使结构受力更合理、刚度更大等特点,可实现跨越更大跨度的目标,这种结构体系在国内外得到了广泛的应用。
某市会展中心是采用张弦桁架结构建造而成的多跨度建筑工程，本文对此进行全面的分析。
某会展中心的主桁架上部是一个倒三角的立体钢管桁架，而其下部则是一根张拉钢索。
其中采用俯瞰将其连接，从而形成了一个张弦桁架结构。
这一结构的两端主要放在混凝土结构上，该结构的总体形象为鱼腹状。
在安装的过程中，我们需要杆状的盖度为40m。
在对其安装过程中由于建筑工程的混凝土工程已经竣工，因此我们不能够将大型机械设备引进进行施工，为了按期完成工程，我们必须要制定合适的安装方案。
对该建筑工程进行全面分析之后，工程师们决定采用在地面拼接主桁架，然后连接节点，最后再将整个结构平行移动到需要施工的部位，因为这种方法能够有效的提高施工进度与工作效率。
采用多向张弦梁结构的大型桁架桥设计与分析
采用多向张弦梁结构的大型桁架桥设计与分析设计与分析多向张弦梁结构的大型桁架桥大型桁架桥是现代桥梁工程中常见的一类结构，采用多向张弦梁结构的大型桁架桥在工程领域具有广泛的应用。
本文将对该类型桥梁的设计与分析进行详细介绍。
1. 多向张弦梁结构的特点多向张弦梁结构是大型桁架桥的一种常用设计形式，具有以下特点：- 结构强度高：多向张弦梁结构可以均匀分布桥面荷载，提高整体结构的承载能力。
- 施工便利：多向张弦梁结构采用预制构件进行装配，施工过程简便，工期可控。
- 经济高效：多向张弦梁结构设计合理，材料利用率高，成本相对较低。
2. 桁架桥的设计步骤大型桁架桥设计包括以下步骤：- 确定设计要求：包括桥梁跨度、荷载标准、设计寿命等。
- 绘制示意图：根据设计要求，绘制桥梁的示意图，确定桁架结构的形式。
- 计算荷载：根据路况和使用情况，计算桥梁的不同荷载情况，包括静荷载、动荷载等。
- 选择材料：根据设计要求和桥梁荷载情况，选择适合的材料，包括钢材、混凝土等。
- 结构设计：根据选定的材料和荷载情况，进行桁架结构的设计，确定各个构件的尺寸和布置。
- 分析模型：根据设计，建立桥梁的有限元分析模型，进行桥梁承载力、刚度等参数的分析。
- 结构优化：根据分析结果，对桥梁结构进行进一步的优化，优化设计参数，满足强度和刚度等要求。
- 考虑实际施工条件：考虑桥梁在施工过程中可能遇到的问题，进行设计上的改进。
3. 分析桥梁的静荷载静荷载是桥梁设计中的关键参数之一，包括自重荷载、活载和温度荷载等。
桥梁的承载性能需满足静荷载的要求。
具体的静荷载分析可采用有限元方法进行。
首先，将桥梁分割为有限数量的节点和单元，并根据节点和单元的特性建立数学模型。
然后，通过应力分析和变形分析得出桥梁结构在静荷载作用下的应力分布和变形情况。
最后，根据分析结果检查桥梁结构是否满足设计强度和稳定性等要求。
4. 桥梁的动力分析除了静荷载，桥梁还需要考虑动荷载的作用。
张弦梁结构在大跨度建筑中的设计与施工探讨
张弦梁结构在大跨度建筑中的设计与施工探讨大跨度建筑是现代建筑设计中的一种重要形式，具有广泛的应用价值和发展前景。
张弦梁结构作为一种常用的大跨度结构形式，其独特的构造特点和灵活的设计方式在大跨度建筑中得到了广泛的应用与发展。
一、张弦梁结构的基本原理与构造特点张弦梁结构是一种利用张拉应力控制构件变形的结构形式。
其基本原理是通过张拉预应力在梁体中形成一对对称的张拉力，使得梁体中不同部位的受力状态得到优化，从而实现了大跨度结构的稳定和安全。
张弦梁结构的构造特点主要包括以下几个方面：1. 张弦梁结构采用较少的材料、减少钢筋用量，可以大幅度减轻结构自重，降低工程造价。
2. 张弦梁结构具有高刚度、高强度和良好的抗震性能，适用于大跨度、抗风、抗震和抗震震构建筑设计。
3. 张弦梁结构减小了结构应力的凸出，减少了结构变形，有利于提高建筑的整体稳定和刚度。
4. 张弦梁结构的施工相对简单，可以使用工厂化生产加工，提高施工的效率和质量。
二、张弦梁结构在大跨度建筑设计中的应用探索张弦梁结构在大跨度建筑设计中具有很大的灵活性和创造性，可以根据建筑的不同需求和设计意图进行自由组合和应用。
在设计中，需要对以下几个方面进行充分考虑和研究。
1. 结构形式选择：根据建筑用途和设计理念，选择适合的张弦梁结构形式，如单弦梁、复弦梁、组合弦梁等。
2. 布置分析：考虑横向支撑、纵向支撑和双向支撑等因素，确定合理的张弦梁的数量、布置和间距。
3. 梁体形状设计：设计合理的梁体截面形状和尺寸，以满足结构的承载能力和刚度要求，同时使其更符合建筑美学要求。
4. 规范与标准：根据相关的设计规范和标准，进行结构设计的合理化，确保设计的可行性和安全性。
三、张弦梁结构在大跨度建筑施工中的关键技术探讨张弦梁结构的施工具有一定的技术难度，需要合理安排施工顺序和技术方法，确保施工质量和进度。
1. 模具制作与安装：根据设计要求，制作梁体的模具，确保模具的准确度和尺寸控制，以便于后续的混凝土浇筑。
大跨度预应力钢结构设计中的相关问题
改善了单层网壳的稳 定性能，提高了单层 网壳的面外刚度，降 低对边界条件的要求； 与索穹顶结构相比， 降低设计和施工的难 度。
可采用整体牵引提升方法进行 安装，包括低空组装、空中牵 引提升和高空张拉成型三阶段。
鄂尔多斯伊金霍洛旗 索穹顶结构‒‒直径71.2m
两类结构比较
索穹顶整体牵引提升方法
低空组装、空中牵引提升、高空张拉成型
M T cos h 0.5 p lx x 2 T cos h M
由于张弦梁结构中通常只布置竖向撑杆，且拉 索不能承受剪力，因此整体剪力由拱的剪力和 索拉力及拱压力的竖向分量组成。
隔离体
模型1——曲梁
模型2中，由于拉索的存在，拱跨 中挠度和支座水平位移均远小于 模型1；模型1的曲梁轴力很小而 弯矩很大；模型2的拱轴力远大于 模型1，但跨中弯矩和剪力均较小。
预应力取值方法
索内张力表示为： T Te Tp Ta T0 Ta 结构自重引起的索拉力：Te M 0 / h
预应力钢结构的预应力损失一般为10%15%，则 T0 (1.1~1.15) Te 。 广州会展张弦梁单榀自重135t，跨度126.6m，跨中力臂 h 13m ，则
模型2 预应力态 410.4 138.6 200 工作态 250.9 96.7 344.2
拱下弦最大轴力 拱下弦最小轴力 索 拉 力
2. 斜撑杆的影响
模型1
模型2
模型3
模型 模型1 模型2 模型3 模型4 水平位移/mm 95.3 87.6 87.3 60.0 挠度/mm 125.9 111.8 111.6 83.1
——各撑杆受力相差不大，所起的弹性支撑作用大致相当，因此拱弯矩分布较 均匀;
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移曲线呈现出较为明显的非线性特征, 说明桁架的 刚度有明显的下降.
张弦桁架施工阶段的实测结果也反映出结构的 刚度有较大的衰减, 与分析研究的结果相符.
图 11 试ห้องสมุดไป่ตู้桁架三维视 图
图 10 撑杆与拉索的连接节点
为了保证撑杆钢球 节点不致在拉索上发生滑 动, 必须拧紧半球上的四颗高强螺栓, 使半球对拉索 产生足够的压力, 从而使两者之间产生足够的摩擦 力. 必须注意的是随着内力的增大, 拉索直径会有微 量的减小, 必须逐次拧紧半球上的螺栓. 为保证最后 有足够的摩擦力, 应通过试验确定拧紧半球上的四 个螺栓所需的扭矩[ 8] .
共 10 根, 长 3. 537～10m , 截面均为 325×7. 5, 材 质也是 Q345B. 撑 杆上端 通过销 轴与桁 架下弦 连 接, 下端通过一个球形节点与拉索连接.
图 1 张弦桁架透视图
每个展厅布置 6 榀同样的张弦桁架, 中线间距 15m. 每榀桁架之间在端部布置了垂直支撑, 在上弦 布置了水平支撑, 保证了桁架的整体稳定. 桁架的两 端由刚度很大的砼柱支承( 图 2) , 南端高, 北端低, 高差为 3m.
相对而言, 张弦桁架结构的侧向刚度比较小, 在 上弦设置水平支撑, 保证了它的整体稳定. 然而撑杆 上下端都是铰接, 在受到较大的轴向力的时候, 需要 考虑它是否会发生出平面的失稳, 是否需要侧向的 拉索来保证它的稳定. 通过图 3 所示的一个单撑杆
图 3 单撑杆索梁结构
3 结构分析
3. 1 预应力度的确定 给张弦桁架的拉索施加一定的预应力, 是为了
使整个结构具有一定的刚度, 这个预应力的大小应 该适当. 如果预应力太大, 会给桁架附加太大的轴向 压力和弯矩, 从而增加整个结构的用钢量; 如果太 小, 可能会使拉索在向上的风吸力的作用下退出工 作, 不能保证结构的安全. 设计中以桁架的反拱量来 控制预应力的大小. 在没有预应力的情况下, 屋盖的 全部恒载使 桁架产生 334mm 的竖向位移, 经过计 算, 要 使 桁 架 产 生 334mm 的 反 拱, 需 对 索 施 加 237kN 的预应力. 实际施工中, 用位移来 控制预应 力的施 加, 当 反拱达 到 334m m 时, 预 应力 只加 到 200kN. 这是因为拱形桁架的实际刚度比理论计算 的小[ 3～ 5] . 3. 2 杆件的内力
由于张弦桁架有很大的竖向刚度, 在竖向荷载 下它的位移很小, 因此几何非线性因素的影响不大. 用同济大学的 3D3S 软件和澳大 利亚的 ST RAND 软件分别对张弦桁架进行竖向荷载作用下的线性和
非线性的分析, 跨中挠度计算结果见表 1.
表 1 跨中挠度计算结果
3D3 S ( 线性)
ST R AN D ( 线性)
图 8 固定铰支座
图 6 桁架下弦与预应力拉索连接节点
图 9 滑动铰支座
第 1 期
杨叔庸, 等: 126. 6m 跨张弦桁架结构的设计与研究
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4. 4 撑杆与拉索的连接节点 撑杆与拉索的连接节点如图 10 所示, 它能满足
两个基本设计要求: 第一, 能让撑杆在张弦桁架平面 内绕节点转动, 因为张拉预应力索的时候, 撑杆与索 的夹角会随之变化; 第二, 保证节点在拉索上不会发 生滑动, 以避免使该结构变成一个机构.
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空 间 结 构 第 11 卷
弦桁架进行稳定分析, 得出张弦桁架在线弹性条件 下的临界荷载为实际荷载的 13. 7 倍. 结构的失稳模 态如图 4 所示, 表现为侧向失稳形态.
图 4 结构的失稳模态
好的塑性, 还要有良好的焊接性能. 钢材性能由化学 成分决定, 本工程参考德国标准《高焊接性能和韧性的通 用铸钢件》DINI7182- 1992, 要求炭当量小于 0. 42% , 屈服强度不小于 230M Pa, 伸长率不小于 22% .
图 2 张弦桁架布置图
2 张弦结构的特点
张弦桁架突出的特点是有很大的截面高度, 因 而具有很大的竖向刚度, 而且其高度变化正好与弯 矩的变化一致, 截面最高的地方正好是弯矩最大的 地方, 因此受力非常合理. 从总体上看, 这种结构还 是一种单向传力的构件, 因此使用在长宽比较大的 大跨度建筑中最合适. 在设计中把受压的上部设计 为三角形断面的桁架, 使得它具有很好的稳定性, 而 受拉的下部采用高强的钢索, 显得十分轻巧, 因为这 种结构占了较大的建筑空间, 所以把下部设计得美 观、轻巧是十分重要的.
第 11 卷第 1 期 2005 年 3 月
空 间 结 构
SP A T IA L ST R U CT U RES
Vo l. 11 N o. 1 M ar. 2005
126. 6m 跨张弦桁架结构的设计与研究
杨叔庸, 孙文波, 舒宣武
( 华南理工大学建筑设计研究院, 广东 广州 510641)
摘 要: 介绍了广州国际会议展览中心屋盖的大跨度张弦 桁架结构的特点、结构分析和 节点设计的情况, 介绍了关 于张弦桁架结构的刚度和水平动力特性方面 的研究, 以及弯曲钢管、相贯节点、铸钢节点等试验研究的成果 . 关键词: 大跨度钢结构; 张弦桁架结构; 弯曲钢管; 相贯节点; 铸钢节点 中图分类号: T U 394 文献标识码: A 文章编号: 1006-6578( 2005) 01-0024-06
Design and research of a truss string structure with a long span of 126. 6m
YANG Shu-yo ng, SU N Wen-bo , SHU Xuan-w u
( A rchitectural Design and Research I nstiw te, South China U niver sity of T echnology , Guang z hou 510641, China)
Abstract: In t his paper , the char act er ist ic of larg e-span t russ-st ring-str ucture( T SS) of Guangzho u Int ernat ional Convent ion and Ex hibit ion Cent er is intr oduced to gether w it h it s st ruct ural anal ysis and joints design. Ot her st udy result s f or t he stif fness o f T SS, t he dynam ic charact erist ic in t he dir ect io n of ho rizon, and exper im ent al research o n bended-pipe crossing jo int s o f pipes and cast st eel support s ar e also int rodu ced . Key words: larg e-span st ruct ure; t russ-str ing -st ruct ur e; bended pipe; crossing jo int ; cast st eel joint
1 张弦桁架的布置与截面设计
广州国 际会议展 览中心 的顶层有 五个 126× 90m 的无柱大展厅, 其屋盖采用预应力张弦桁架结 构体系[ 1] [ 2] . 桁架的跨度为 126. 6m.
张弦桁架由上部的拱形钢管桁架、下部的钢索 以及中间的撑杆构成( 图 1) . 上部拱形钢管桁架为 倒 三角形断面, 下 弦是一根 480×( 19～25) 的钢 管, 上弦是二根 457×14 的钢管, 上弦 2 根钢管的 间 距 为 3000m m, 上 下 弦 之 间 的 距 离 在 跨 中 为 3000mm , 在两端为 2000mm , 桁架的腹杆为 168× 6～ 273×9 的钢管, 材质均为 Q345B. 下部的拉索 为 337 根 7 的高强冷拔镀锌钢丝组成的扭绞型拉 索, 钢丝的强度级别为 1570M P a, 钢索的破断荷载 为 20000kN. 钢索外包 P E 护层, 两端采用冷铸锚锚 固在与桁架下弦相连的铸钢节点上. 桁架中部撑杆
采用 3D3S 软件和 ST RAND 软件进行分析. 起 控制作用的荷 载组合是恒载 和活载的组合, 在 1. 1kN / m2 的恒载, 0. 5kN / m2 的活载 和 200kN 的 预 应力的作用下, 各主要杆件的控制内力见表 2.
表 2 主要杆件的控制内力
上弦杆 下弦杆 腹杆
撑杆 钢索
ST R A ND ( 非线性 )
挠 度( mm) 448. 5
447. 7
450. 6
可见, 如果单纯考虑竖向荷载, 几何非线性的影 响是可以忽略不计的. 如果把索的预应力作为一种 单纯的工况来考虑, 由于上部桁架有较大的刚度, 在 预应力较小的时候( 实际上控制预应力, 使所产生的 反拱不超过竖向荷载引起的挠度) , 非线性的影响也 是很小的.
457×14 480×25 273×9 325×7. 5 337 7
内力( kN) - 499 - 3867 - 456
- 117 4435
3. 3 张弦桁架的整体稳定 从整体上看桁架是一个细长的压弯构件, 在支
撑体系全部安装完成后, 其稳定性能是很好的, 但在 张拉过程中和吊装单榀张弦桁架时, 需要考虑桁架 是否会发生整体失稳. 用 ST RAND 软件对单榀张
收稿日期: 2005-01-20. 作者简介: 杨叔庸( 1947—) , 男, 浙江宁波人, 副总工程师, 主要从事建筑结构设计与研究.
第 1 期
杨叔庸, 等: 126. 6m 跨张弦桁架结构的设计与研究
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的简单索梁结构可以看出, 假如撑杆下端发生一个 出平面的位移, 那么索的拉力和撑杆的推力的合力 是指向撑杆的原来位置的, 它一定会使撑杆回到原 来的位置, 这说明张弦桁架的撑杆处在一种自平衡 状态中, 不会发生平面外的失稳.