弦支穹顶结构预应力优化方法
联方凯威特型弦支穹顶结构预应力设定的探讨
联方凯威特型弦支穹顶结构预应力设定的探讨陈向荣，李小利，李海龙，刘伟（西安建筑科技大学土木工程学院，西安 710055）[摘要]本文在对比各种确定预应力方法的基础上，引入刚性索法。
利用刚性索法对选定的模型进行预应力的设定，对比设定前后结构的力学性能的变化，并与单层网壳对比。
研究结果证明了本文采用刚性索法设定预应力的有效性，同时也表明刚性索法能更好的贴合预应力的设定原则、达到预应力的设定目标。
[关键词]弦支穹顶结构；预应力设定；刚性索法The discussion on the prestress set on the Lamella-Kiewit suspendomeChen Xiangrong，Li xiaoli，Li Hailong，Liu Wei（Department of Civil Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an710055，China) Abstract: Based on the contrast of the prestress determined methods,puts forward the rigid cable ing the rigid cable method setting prestress to the selected model, contrasts the structural changes of mechanical properties before and after the setting,and compare with the single-layer shells.The results show that the rigid cable method adopted in this paper to set the prestress is effective. And it also shows that the rigid cable method can better fit to the setting policy and also meet the prestress setting goals.Keywords:suspendome;prestress set;rigid cable method0 引言预应力弦支穹顶结构是由上部单层球面网壳和下部张拉整体体系组合而形成的一种新型杂交空间结构体系。
河北北方学院体育馆弦支穹顶结构预应力施工过程分析
ＣＡＯ Ｊｉａｎｇ ＬＵＯ Ｂｉｎ ＧＵＯ Ｚｈｅｎｇｘｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｚｏｎｇｘｕｅ
曹 江 、 罗 斌 、 郭 正 兴 、 陈 宗 学 ： 河 分 析
■ ■■ ■ ■■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■■ ■ ■■ ●■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■■ ■■ ■ 日■ ■ ■■ ■ 目■ ■ ■■ ■■ ■ ■■ 目 ■ ｔ Ｅ■ 目 ∞ ｔ ｝
１ 工 程 概 况 河 北北 方 学 院 体 育馆 钢 犀 盖 弦支 穹顶结 构 由上部 单 层
作者简介：曹 江 （１９９４一 ），男，硕士 ，工程师。 通信地址：上海市浦东新 区世纪大道１５６８号 中建大厦８楼
（２００１２２）
电子 邮 箱 ：５９４７１２８０５＠ｑｑ．ｃｏｍ 收 稿 日期 ：２０１ ７－０９ ２１
． －－；：ｌ ｈ：ｌ ｈ方 学院体 育馆 弦支 穹顶结构 预 应 力 施 工 过 程 分 析
曹 江 罗 斌 郭 正 兴 陈 宗 学 １．中建八局工程研 究院 上 海 ２００１２２；２．东南大学土 木工程学院 江苏 南京 ２１００９６；
３．河 北 建设 集 团股 份 有 限公 司 河 北 保 定 ０７１０００
网壳 和 下部 索 杆体 系构 成 ，是传 统 索 穹顼 与空 问 网壳 的混 合仆 （图１）。
整个 弦 支 穹顼 的边 界节 点 与环 形钢 梁 通过 焊接 球 点 连 接 ，环 彤 钢梁 的 部 分节 点 柱 的连 接 采 』ｆＪ铸钢 球铰 支 形式 ， 设３２个支 座 ，球 铰 支 安 装在 下 部钢 筋混 凝 土 架 柱 顾 。
工艺工法QC预应力弦支穹顶结构施工工法(附图丰富)word精品文档12页
预应力弦支穹顶结构施工工法xxxx集团有限公司1.前言随着奥运工程、世博工程、亚运工程等一系列国家重点工程的建设实施，我国的建筑技术出现了空前的辉煌。
建筑造型越来越新颖、新技术的应用越来越广泛、建筑跨度越来越大，所以预应力空间钢结构技术应用也逐渐增多。
但是作为一种新型的空间结构，国内外对弦支穹顶的结构理论方面的研究不是很多。
我省十大重点工程建设使得xx市建筑领域出现了翻天覆地的变化，其中煤炭交易中心预应力弦支穹顶结构就是其中的一项，它是弦支穹顶结构在我省的首次采用，并获得了良好的效果。
中国xx煤炭交易中心屋面钢结构的上层是由刚性较大的H型钢组成的单层壳体，具有一定的抗压和抗弯刚度，但整体稳定性较差。
结构的下层由环向拉索和径向拉索组成，拉索为高强材料，可以有效的减小结构自重，并达到轻巧、通透的建筑效果。
上层钢结构和下层拉索之间由撑杆进行连接，构成稳定的空间结构受力体系，可以有效提高整体结构的稳定承载力。
2.工法特点本工法属于预应力钢结构工程。
它具有施工难度大、施工前期准备工作量大的特点。
弦支穹顶结构形式新颖，可借鉴施工经验不多，因此施工的难度更大。
本工法的技术要点是贯穿在制索、挂索和预应力钢索张拉过程中,利用模拟仿真计算，使得施工具有科学的理论和检测依据，确保施工质量。
3.适用范围适用于预应力弦支穹顶结构施工体系。
4.工艺原理弦支穹顶是一种大跨预应力空间钢结构，其中高强度预应力拉索的引入使钢材的利用更加充分，结构自重及结构造价降低许多，所以弦支穹顶在跨越更大跨度方面具有较大的潜力。
我公司施工的煤炭交易中心宴会厅直径58米，高16.85米，屋盖主体结构采用弦支穹顶结构，在工程施工前，通过采用有限元计算软件，进行施工仿真计算分析。
根据仿真计算结果确定弦支穹顶结构上层单层网壳和预应力索安装顺序，并从技术角度上确定预应力索张拉方法，并进一步确定施工过程中的张拉顺序、分级张拉及不同阶段预应力索张拉力值等。
预应力拉索在每次张拉后，结构都要经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，采用油压传感器及振弦应变计分别对钢索索力、径向杆拉杆及网壳杆件应力变化进行监测，并对结构起拱值进行监测，保证张拉过程安全顺利进行。
大跨度弦支穹顶预应力拉索施工要求方案
安
装
径
向
钢
步骤二：撑杆下节
拉
点安装
杆
东南大学土木工程学院东南施大学工土木研工究程学所院施工研究所南京南东京大东大现现代代预应力工程公司 预应力工程公司
16
弦支穹顶撑杆吊装
弦支穹顶环索吊装
弦支穹顶环索在楼面放索
弦支穹顶径向索、环向索安装完成
二、拉索施工的创新
东南大学土木工程学院东南施大学工土木研工究程学所院施工研究所南京南东京大东大现现代代预应力工程公司 预应力工程公司
21
1 选择36根径向索同步张拉
（1）弦支穹顶体系中的径向索、环索及撑杆为一有机整体， 索力与撑杆轴力是密切相关的，相互影响、互为依托。因此拉索
张拉方法有：撑杆调节法、环向索张拉法和径向索张拉法。
武汉体育馆
常州体育馆
济南体育馆
（2）经反复对比，济南奥体中心体育馆采用36根径向索同步 张拉技术。
东南大学土木工程学院东南施大学工土木研工究程学所院施工研究所南京南东京大东大现现代代预应力工程公司 预应力工程公司
29
现场采用发明的张拉设备
现场张拉施工图片
3 创新实施三大调整技术
（1）制索的大容差技术 由于索体制造、网壳节点安装误差的存在，施工过程中的 环索索长和径向刚拉杆长度与设计图尺寸有差异，在环索索头 以及径向拉杆的设计过程中设置了比较大的调节余量，以便根 据实际长度对索长进行调整； （2）虚实结合技术(找力找形结合技术） 张拉方案的确定采用虚拟张拉计算，确定理论施工张拉力 以及张拉时撑杆偏摆量。实际拉索安装和张拉时，在计算分析 的基础上，对拉索进行预紧，施工过程控制和目标控制；对撑 杆垂直度，利用挂垂线测量法进行过程和目标控制。
弦支穹顶结构预应力优化方法
弦支穹顶结构预应力优化方法摘要：初始预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体性能的关键。
以预应力平衡态下，弦支穹顶结构竖向撑杆的内力能最大程度地抵消其上节点的等效节点荷载为优化目标来确定结构的初始预应力。
采用APDL语言在通用有限元软件ANSYS中实现该优化过程，通过改变环向拉索的初始预张力来调整预应力平衡态下撑杆的内力，经过反复迭代实现优化目标。
优化算例的结果表明，该优化方法迭代计算效率高、优化效果好、概念清晰、易于实现，具有良好的应用前景。
关键词：弦支穹顶；初始预应力分布；预应力优化方法；ANSYS 0 引言自1993年由日本法政大学教授川口卫提出以来，弦支穹顶结构在工程界(特别是近年在国内)得到了广泛的应用，文献[1]总结了现有的工程实例资料。
弦支穹顶结构在单层网壳下部布置索杆体系形成一种预应力复合结构体系，改变了结构的传力路径，解决了单层网壳面外刚度较小、对初始缺陷敏感、结构承载力由整体稳定性控制的缺点。
通过张拉拉索等方式在结构体系内施加预应力能够调整结构的内力分布、降低杆件的内力幅值、提高整体受力性能，从而使得结构能够跨越更大的跨度。
同时，径向拉索中的预张力可以抵消部分上部网壳在支座处产生的水平推力，减小结构体系对支承构件的依赖程度。
所以，预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体力学性能的关键。
目前采用的弦支穹顶预应力优化方法大都基于两项优化目标：1)网壳杆件的轴力峰值最小；2)支座的水平反力最小。
文献[2]中采用的试算方法思路最简单，但计算效率和优化效果较差。
陈志华等提出的基于力学平衡原理的预应力优化方法应用简单，但优化效果一般[3]。
张明山、董石麟等基于平衡矩阵理论提出的局部分析法假定上部单层网壳为刚体，通过计算下部索杆体系的子应力模态和机构位移模态确定初始预应力的分布，并在济南奥体中心体育馆设计中得到应用[4]。
随着有限元软件的普及，研究者们开始使用有限元软件ANSYS的优化模块对弦支穹顶结构预应力分布进行优化，陈志华等通过该方法实现了单一的设计优化目标[5]，张明山等采用遗传算法的思路，对弦支穹顶结构进行了二级优化，但两级优化结果互相影响，无法同时达到最优[6]。
郭正兴-武汉体育馆弦支穹顶屋盖预应力拉索施工Word
武汉体育馆弦支穹顶屋盖预应力拉索施工郭正兴石开荣罗斌张建（东南大学土木工程学院，江苏南京 210096）（南京东大现代预应力工程有限责任公司，江苏南京 210018）摘要武汉体育馆钢屋盖为一大跨弦支穹顶结构体系，结合该结构特点，详细介绍了预应力拉索安装及张拉的施工工艺，为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。
关键词弦支穹顶，拉索，撑杆，施工，预应力1 工程概况与结构特点武汉体育中心二期工程——体育馆为2007年第六届全国城市运动会主要赛场之一，其下部主体为钢筋混凝土结构，上部屋盖采用钢结构，位于武汉经济技术开发区。
建成后将容纳1.2万至1.3万名观众观看比赛，为湖北地区规模最大的现代体育馆，不仅能满足高水平体育竞赛和大型文化活动的需要，同时还能满足市民日常健身娱乐和文化体育生活的需要。
该工程上部钢屋盖采用了一新型弦支穹顶（亦称索承网壳）结构（图1），是传统空间网壳与索穹顶的混合体，即：屋盖上部采用扁平双层网壳结构，其外形为椭圆抛物面，水平投影为一椭圆，长轴方向总长165m，短轴方向总长145m，投影面积约18800m2。
网壳上弦曲面由下弦曲面向上平移3m形成，网格由三向交叉桁架单元组成，采用焊接球节点连接。
屋盖下部采用整体张拉索杆体系，共设三环拉索，每环均设双根环向索，环向索、径向索和网壳之间通过撑杆（Ф299×7.5）相连。
三者之间为一有机整体，对拉索施加预应力后，将大大减小屋盖结构对支座的水平推力，网壳的竖向变形及杆件内力也得到降低，从而改善了结构的整体受力性能。
（a）整体效果图（b）钢屋盖平面图（c）钢屋盖立面图（d）索杆布置图图1 武汉体育中心二期工程——体育馆郭正兴，男。
1956.8出生，教授，博导2 预应力拉索材料及规格该工程采用1670级Ф5.3镀锌钢丝双护层扭绞型拉索，内层PE为黑色耐老化高密度聚乙烯（HDPE），外层为白色PE。
其中，径向索索头为热铸锚，环向索索头为冷铸锚，环向索采用双索体系，由连接钢棒相连。
倒圆角三角形弦支穹顶结构施工仿真及预应力优化分析
倒圆角三角形弦支穹顶结构施工仿真及预应力优化分析
预应力空间钢结构是预应力技术与空间结构体系相结合而衍生出来的新的结构形式,具有良好的受力性能。
弦支穹顶结构是近二十年发展起来的新型预应力空间钢结构体系。
通过对下弦索施加预应力,使上层网壳产生与荷载作用相反的内力和位移,增强结构的整体稳定性。
弦支穹顶结构实际工程应用还不多,施工经验也不充分,倒圆角三角形形状在弦支穹顶结构中尚无工程经验可以参考,针对此结构的施工过程分析和预应力优化很有必要。
本文总结了弦支穹顶结构的特点和国内外研究成果,介绍了弦支穹顶结构施工过程中采用的非线性有限元理论和求解方法。
以重庆空港体育馆工程建设为契机,对大跨度倒圆角三角形弦支穹顶结构的施工过程和预应力优化设置方法进行理论分析。
弦支穹顶结构施工仿真分析包括找形分析和索张拉过程分析两方面的内容。
基于非线性有限元原理,区分结构的初始态、几何零状态和荷载态,指出弦支穹顶的施工过程是结构从几何零状态到初始态的连续变化的过程,通过有限元程序对倒圆角三角形弦支穹顶结构成形过程进行仿真分析。
采用张力松弛法,分析了此弦支穹顶结构在张拉成形过程中,随着索力的增加而引起的杆件内力、节点位移和不同索之间的预应力变化。
通过对同一倒圆角三角形弦支穹顶结构的4种预应力方案静力分析,比较了不同的预应力设置方案下结构的最大竖向位移、上部网壳构件的最大轴力和支座径向位移的不同。
在此基础上提出了更能提高此类结构受力性能指标的综合优化方案。
大跨度环肋型弦支穹顶结构预应力张拉全过程自动化监测施工工法(2)
大跨度环肋型弦支穹顶结构预应力张拉全过程自动化监测施工工法一、前言大跨度环肋型弦支穹顶结构是一种采用预应力张拉技术施工的特殊工法。
该工法通过合理的施工工艺和控制措施，能够实现结构的高强度、轻量化和良好的整体性能。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点大跨度环肋型弦支穹顶结构的特点是具有较大的跨度、较轻的自重、良好的整体性能和适应性。
该结构采用了环肋型弦支结构形式，通过预应力张拉技术对结构进行加固和稳定。
具体特点包括：结构轻量化、自重减小；受力均匀、承载能力强；建造周期短、施工效率高；适应性强、可实现多样化设计等。
三、适应范围大跨度环肋型弦支穹顶结构适用于体育馆、展览馆、剧院、空间结构等大跨度建筑工程。
其适应范围包括但不限于以下几个方面：支撑体育场地、满足大型演出需要、实现灵活布局的展馆、提供多功能空间的剧院等。
四、工艺原理大跨度环肋型弦支穹顶结构的工艺原理是通过预应力张拉技术将混凝土构件进行加固和稳定，使其具有更高的承载能力和整体性能。
具体来说，工艺原理包括以下几个方面：1. 施工工法与实际工程之间的联系：根据实际工程的要求和条件，选择合适的工法进行施工，确保施工和设计之间的一致性。
2. 采取的技术措施：通过预应力张拉技术，对混凝土构件进行张拉和固定，使其达到设计要求的强度和稳定性。
3. 理论依据和实际应用：工艺原理基于科学和实践经验，经过实际工程应用的验证，具有可靠性和可行性。
五、施工工艺大跨度环肋型弦支穹顶结构的施工工艺包括以下几个阶段：1. 基础施工：进行岩土勘测、地基处理和基础施工，确保结构基础的稳定和承载能力。
2. 立柱施工：安装支撑立柱，并进行预应力张拉，使立柱能够承受水平荷载和重力荷载。
3. 弦杆张拉：在立柱之间安装预制弦杆，并进行预应力张拉，使其达到设计要求的张力。
4. 环肋施工：安装预制的环肋，并进行预应力张拉，使其与弦杆紧密相连，形成整体稳定的结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
弦支穹顶结构预应力优化方法
符申超;周德源;王庆春
【期刊名称】《钢结构》
【年(卷),期】2015(030)011
【摘要】初始预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体性能的关键.以预应力平衡态下,弦支穹顶结构竖向撑杆的内力能最大程度地抵消其上节点的等效节点荷载
为优化目标来确定结构的初始预应力.采用APDL语言在通用有限元软件ANSYS
中实现该优化过程,通过改变环向拉索的初始预张力来调整预应力平衡态下撑杆的
内力,经过反复迭代实现优化目标.优化算例的结果表明,该优化方法迭代计算效率高、优化效果好、概念清晰、易于实现,具有良好的应用前景.
【总页数】4页(P20-23)
【作者】符申超;周德源;王庆春
【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与
防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092
【正文语种】中文
【相关文献】
1.中间开孔弦支穹顶结构预应力优化后模态分析 [J], 王爱强;张莉
2.河北北方学院体育馆弦支穹顶结构预应力施工过程分析 [J], 曹江;罗斌;郭正兴;
陈宗学
3.弦支穹顶结构环索预应力张拉施工过程的模拟 [J], 张华强;刘永华;黄彦霞
4.弦支穹顶结构环索预应力张拉施工过程的模拟 [J], 张华强;刘永华;黄彦霞;
5.弦支穹顶结构预应力张拉摩擦损失影响分析 [J], 郄禄文;徐辰昱;刘静;赵若旭;陈宗学
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。