索结构在建筑领域的应用与发展
建筑索结构的类型及其应用

建筑索结构的类型及其应用论文
索结构是一种特殊的建筑结构,它具有独特而多样的结构形式。
一般来说,从结构形式上可将索结构分为由桥式索、斜角桥式索和悬索结构三种类型。
其中,桥式索是一种最早出现的索结构,其具有结构件低成本、自重轻、安装简单快捷等优点,可用于高架路、大跨度索桥和水上桥梁等地方。
斜角桥式索索具有一定的灵活性,能够提供较大的空间,可用于停车场、学校体育场和公园的建造。
悬索结构则具有较强的耐久性,常用于桥梁、大跨度楼宇以及多种形式的公路桥梁。
除此之外,索结构还有广泛的应用。
其中一个重要应用就是索桥,它可以支持较大跨度,同时也可以减少建筑物承受的压力,因此能够提高建筑物的耐久性。
此外,索结构也可以将多个建筑物联系起来,从而节省土地和重新建造更巨大的结构面积。
另外,索结构可以被用于室内设计,如高架屋顶、广场和酒吧的围栏、帐篷和阳台的支架等。
总而言之,索结构是一种具有很多应用的创新结构形式。
它具备独特的结构形式,包括桥式索、斜角桥式索和悬索结构,可用于大跨度的桥梁、宽敞的停车场和公园等地。
它的应用也很广泛,可以为桥梁、屋顶、围栏、支架等设计提供便利,同时也可以节省土地和重新建造更大的结构面积。
因此,索结构是一种非常有价值的建筑结构形式。
单层索结构在建筑幕墙中的应用

单层索结构在建筑幕墙中的应用摘要:本文对一种新型的建筑外维护——单层索网结构体系点支式玻璃幕墙作了较为详细的介绍,并对这种新型玻璃幕墙的工作原理,重要节点的设计、制作及预应力形成的施工要点作了阐述。
关键词:索结构、玻璃幕墙、节点、预应力、预张拉前言玻璃幕墙作为现代建筑“外表皮”在一定呈度上是现代建筑的重要符号。
有些建筑理论家将当前建筑的趋势总结为“光、薄、透“,现代建筑师们在进行建筑设计过程中把与人自然的交流,人们的视觉效果已经放到了一个非常重要的位置。
建筑师们给玻璃幕墙的设计和制作者们提出了一个又一个新的课题,使玻璃幕墙越来越向着大空间、大通透、高性能的方向发展!玻璃幕墙的发展到今天已有几十种形式。
从有框到无框,从吊挂式到点支承,各种支撑结构形式的玻璃幕墙供建筑师们选择,而最能体现大空间大通透的玻璃幕墙应属近年来在幕墙业兴起的索杆结构点驳接玻璃幕墙。
文介绍的单层悬索结构体系点支式玻璃幕墙又是一种全新的幕墙支撑结构体系,它的受力索工作状态是双向受力与双层索杆体系的单向受力相比,构造简单,索的工作效率大大提高,幕墙的体形更加薄、透、轻盈(图1(1)) 。
1.单索结构幕墙的概念与工作原理单索结构玻璃幕墙是悬索结构点支式玻璃幕墙中的一种类型,其幕墙玻璃的支承结构为单层平面索网结构,它可以是一个单索网结构单元组成的,也可以由多个单索网结构组成的玻璃幕墙,(如图2)大大节省了支撑结构所用的空间,对于玻璃幕墙支撑结构来说,是一种全新的受力体系。
1.1单索网结构的工作原理分析单索支撑结构的工作原理也就是要了解单索网平面抵抗风荷载作用时的工作状态,了解单索网结构作为玻璃幕墙的支撑结构使索网的变形与预应力的关系。
索内应力的大小索网平面在抵抗风荷载时各节点的适应能力。
在玻璃幕墙平面受外部荷载后通过玻璃的连接机构将外部荷载转化成节点荷载P,节点荷载P作用在索网结构上,只要在索网中有足够的预应力N0和挠度F,就可以满足力学的平衡条件。
索膜结构体育馆发展综述

索膜结构体育馆发展综述【摘要】索膜结构是一种新型的建筑结构形式,本文总结了国内外索膜结构的发展及部分著名的索膜结构建筑的特点,阐述了索膜结构的现状,分析了索膜结构的设计和施工技术,并根据建筑业特点分析了所膜结构未来发展趋势。
论文关键词:索膜结构,结构特点,发展趋势索膜结构体系起源于远古时代人类居住的帐篷(支杆、绳索与兽皮构成的建筑物),到20世纪70年代以后,高强、防水、透光且表面光洁、易清洗、抗老化的建筑膜材料的出现,加之工程计算科学的飞速发展,索膜建筑结构体系东山再起,现已大量用于滨海旅游、博览会、文艺、体育等大空间的公共建筑上。
因为索膜建筑具有易建、易拆、易搬迁、易更新、充分利用阳光、空气以及与自然环境融合等特长,成为21世纪“绿色建筑体系”的宠儿。
纵观索膜结构的发展历史,可分为以下几个阶段:1.1 膜结构的出现膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是以充气膜结构的形式出现,世界上第一座充气膜结构建成于1946年,设计者为美国的沃尔特·勃德(W.Bird),这是一座直径为15的充气穹顶。
1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。
随后各式各样的充气膜结构建筑出现在1970年大阪世界博览会上。
充气膜结构它是以柔性结构体系来承受风荷载和雪荷载等各种外荷载的作用,由于膜结构的特点以及膜材的特殊性,充气膜结构的设计分析过程也不同于以往的钢筋混凝土和钢结构。
充气膜结构的结构计算包括初始形态分析、受荷分析及模态分析等内容。
充气膜结构的结构分析包括3个阶段:忽略其自身微小的自重和自平衡预张力,不承受任何外部荷载的零态;在确定的边界条件及施加预应力的分布和大小后所形成的初始态;在外荷载、自重及考虑材料张力作用的工作态。
它们之间的膜面主应力方向、预张力的大小变化、形态变形过程和趋势等是相互联系、相互制约的,必须从全过程、一体化的角度加以考虑。
索网结构在幕墙施工中的应用

索网结构在幕墙施工中的应用近年来,随着我国经济的发展,以及生活质量的提高,人们对建筑产品立面效果的新颖和时尚有了更高的要求,建筑师们也顺应市场需求,在自己的作品中增添上各式“流线”元素,设计出了许多造型别致的经典之作。
这些结构往往是高空大跨度悬挑结构,造型流畅、新颖,在给建筑增加亮点的同时,也给现场施工带来了很大难度。
成都大魔方演艺中心金属屋面工程,由于部分区域2#、5#塔吊无法覆盖,造成主檩条和次檩条在屋面的转运成为施工难点,我司经过与其他措施方案对比分析,采用索道进行施工,措施费约2.23万元,若采用汽车吊进行施工,租赁费约18.62万元,最终利用钢索道将主檩条转运至安装部位,可节省措施费约16.39万元。
首先,在大陀螺主桁架上已经安装好的转接件上面连接方管,方管满焊在300*300*16的钢板上面,钢板上面开有4个M20的螺栓孔,然后将焊有钢板的立杆用M20的螺栓固定在屋面转接件上面,再在立杆的两侧做斜向支撑,立杆上端拉紧钢丝绳,将钢丝两端用铰链固定在主桁架上面,在拉紧的钢丝绳上面安装滑轮吊钩,然后利用塔吊将主檩条吊至屋面后吊挂在钢丝绳上面,最后由人工推动主檩条通过钢丝绳上的滑轮运至安装施工面。
滑轮转运滑索搭设图滑索搭设完成后,必须采取试车,根据主檩条、次檩条的重量进行试运行,确保滑索结构强度满足主檩条、次檩条的转运要求。
滑轨转运檩条贵阳西四塔项目屋面框架式幕墙位于钢架正立面,主要为玻璃幕墙和一部分铝板线条,天面为石材包钢梁,经对比分析后决定对天面幕墙采用钢丝绳吊索进行施工。
若采用搭设满堂脚手架的方式进行施工,脚手架搭设量约5125立方米,约需要350块50mm脚手板,按使用5个月考虑,脚手架费用约30.5万元。
满堂脚手架剖面图本工程天面层采用钢丝绳吊索平台进行施工,操作平台面积约350平方米,吊索钢丝绳选用直径双股φ16mm钢丝绳,并采用高强度花篮螺栓控制钢丝绳下垂控制在30cm 左右,下端布置安全兜网,上端布设φ8mm钢丝绳作为生命绳。
绳索结构知识点总结

绳索结构知识点总结第一章绳索结构的基本概念1.1 绳索结构的定义绳索结构是利用单根或多根绳索构成的一种结构形式。
绳索结构的应用领域非常广泛,可以用于桥梁、建筑、航空航天等领域。
1.2 绳索结构的特点绳索结构具有轻质、高强度、柔软、具有一定的变形能力等特点,适用于大跨度、大空间体系的建筑结构。
在建筑领域中,绳索结构常用于大跨度建筑、大跨度屋盖、大型广场、体育馆等项目。
1.3 绳索结构的分类根据绳索结构的形式和用途,可以将绳索结构分为索结构、网格结构和网索结构。
索结构是利用单根绳索构成的结构形式,常见的有悬索桥和悬索屋盖;网格结构是由相互交错的绳索构成的结构形式,常见的有网架结构和格构结构;网索结构则是由网格结构和索结构相结合而成的结构形式。
1.4 绳索结构的设计原则绳索结构的设计应遵循结构设计的基本原则,包括合理布置结构形式、满足结构的强度和稳定性要求、考虑结构的整体性能等。
第二章绳索结构的力学原理2.1 绳索结构的受力特点绳索结构的受力特点主要表现为受力状态简单、内力沿绳索方向传递、受力过程中绳索的变形较大等。
在绳索结构中,绳索受到的拉力主要是由于结构自重、外载荷和温度荷载等所引起的。
2.2 绳索结构的力学模型绳索结构的力学分析通常采用弹性力学中的弹性绳模型,并考虑绳索的拉伸刚度和弯曲刚度。
根据绳索的受力特点和力学模型,可以推导出绳索结构的受力分析方程,进而得到结构的受力状态和变形情况。
2.3 绳索结构的受力计算绳索结构的受力计算通常包括绳索的拉力计算、支座反力计算、结构的受力分析等。
受力计算的基本原则是按照平衡原理和相应的受力分析方法进行计算,保证结构在承受外载荷时的稳定性和安全性。
第三章绳索结构的设计与施工3.1 绳索结构的设计流程绳索结构的设计流程包括结构形式设计、材料选择、受力计算、结构构件设计等。
在设计过程中应根据结构的实际使用要求和受力情况,进行合理的设计方案和施工准备工作。
3.2 绳索结构的材料选用绳索结构所用的材料主要包括钢索、合成纤维绳、钢丝绳、碳纤维绳等。
索结构在建筑领域的应用与发展

索结构在建筑领域的应用与发展索结构作为预应力钢结构的主要结构类型,已在国内外建筑结构领域得到广泛应用。
我国第一部《索结构技术规程》已于2012年8月1日起正式实施。
本文总结分析了索结构核心构件拉索的类型、特点以及温度线膨胀系数取值;总结了弦支结构、斜拉结构、索穹顶结构、索桁架结构、索网结构以及索膜结构等主要索结构的概念、结构特点及其在国内外主要工程中应用。
一、索结构预应力钢结构作为现代大跨度建筑结构的主要形式之一,已在国内外大型工程项目中得到广泛应用。
根据预应力钢结构中杆件类别的构成,将预应力钢结构分为三类,即刚性预应力钢结构、刚柔混合预应力钢结构、柔性预应力钢结构。
由于刚性预应力钢结构的施工较为复杂,工程应用较少。
伴随着索体材料制作技术的提高以及拉索预应力张拉施工技术日益成熟,刚柔混合预应力钢结构和柔性预应力钢结构已成为现代大跨度建筑结构的首选结构体系之一。
由于后两种预应力钢结构是以拉索作为主要受力构件而形成的预应力结构体系,因此国内外学者又将其称为索结构。
根据预应力钢结构中杆件类别的构成可将其分为刚性预应力钢结构(包括预应力平板网架结构、钢棒式吊挂结构、钢梁式预应力钢结构),刚柔混合预应力钢结构(包括弦支结构、斜拉结构、悬索结构、索桁结构、索穹顶结构、拉索式吊挂结构)和柔性预应力钢结构(包括索网结构、索膜结构)三类。
二、拉索材料的种类拉索从用途上可分为建筑结构用索和桥梁用索;从索体材料的构成要素进行分类,大致可分成钢丝绳、钢铰线、钢丝束。
此外,还有钢拉杆和H型钢。
钢丝绳主要由绳芯、绳股和钢丝三个基本元件组成。
使用时,钢丝绳会发生伸长,其伸长分为弹性伸长和结构性伸长。
钢丝绳的预张拉技术是消除钢丝绳结构性伸长的有效手段。
经过预张拉处理后的钢丝绳,可有效地消除其结构性伸长,使整绳的每一根钢丝在使用中能够均匀受力,不仅避免了钢丝绳在使用中的不便,而且可极大地提高钢丝绳的使用寿命。
钢丝绳的强度和弹性模量低于钢绞线,其优点是比较柔软,适用于需要弯曲且曲率较大的构件。
建筑工程用索

建筑工程用索
在建筑工程中,索是一个非常重要的材料,常用于支撑和固定结构的组件。
不同类型的索具有不同的特点和用途,如钢丝绳、钢缆等。
索在建筑工程中扮演着重要的角色,可以用于吊装重物、加固结构、悬挂装饰物等。
钢丝绳是一种经过编织和加工的钢丝束,具有很高的强度和耐用性。
它常用于吊装建筑物中的重物,如钢梁、混凝土构件等。
钢丝绳可以承受很大的拉力和重量,保证施工过程的安全性和稳定性。
钢缆是由多根钢丝绳捆绑而成的,用于加固建筑物的结构。
钢缆可以在大跨度结构中起到重要的作用,如桥梁、高层建筑等。
它可以分散结构的力量,增加结构的稳定性和承载能力。
除了钢丝绳和钢缆,还有其他类型的索在建筑工程中使用。
例如,合成纤维绳具有轻量化和高强度的特点,常用于高空作业和装饰物的悬挂。
聚合物绳也可以用于建筑工程中的一些特殊需求,如防护网的固定等。
在建筑工程中,正确使用和选择索是非常重要的。
不同类型的索具有不同的特点和适用范围。
施工过程中,需要根据具体情况来选用合适的索,并且进行安全可靠的固定和操控。
只有合理使用索,才能确保建筑工程的质量和安全。
大跨度索结构关键技术与工程应用

大跨度索结构关键技术与工程应用摘要:随着现代建筑技术的不断发展,大跨度索结构逐渐受到人们的关注和应用。
本文旨在综述大跨度索结构的关键技术,并探讨其在工程应用中的具体表现。
首先,介绍了大跨度索结构的定义和分类,然后详细阐述了其设计、材料、施工等关键技术。
最后,通过对几个典型工程实例的分析,总结大跨度索结构在桥梁、体育场馆和展馆等领域中的应用现状和未来发展趋势。
关键词:大跨度索结构、受力分析、结构形式、材料选用、工程应用引言:大跨度索结构是指跨度超过一定范围的结构,采用钢索作为主要受力构件。
具有轻型、高强度、耐候性好的特点,这使得大跨度索结构在建筑领域具备广泛的应用前景。
1大跨度索结构的定义与分类大跨度索结构是一种具有广泛应用的结构形式,根据不同的构造形式和功能需求,可以分为不同的分类。
其中,索悬索结构是最为常见的一种类型,主要用于建造大跨度桥梁和体育场馆等工程。
索悬索结构通过悬挂在主要支撑点上的索索力来承担结构的载荷,通过合理设计和布置索杆、锚固点和索带等部件,达到支撑和平衡结构的目的。
索拉穹结构则是通过拉力将构件进行张拉,形成穹顶状的结构形式,常用于建筑物的覆盖结构。
而索承重点结构是指以索杆为主要构件,通过索力将承重点传递到支撑构件上,常用于悬索桥的塔杆等部分。
通过对大跨度索结构的分类和定义,可以更好地理解其结构原理和应用特点,并为工程设计和施工提供参考依据。
2大跨度索结构设计关键技术2.1 受力分析在大跨度索结构设计中进行受力分析是非常重要的一步。
荷载计算是其中的关键环节,需要综合考虑静载荷、动载荷、温度荷载等各种外力作用于结构上的效应。
静载荷包括自重荷载、活载、风荷载等,通过合理的计算和测量,确定荷载大小和分布。
索力分配则是指根据结构的承载能力和稳定性要求,将总荷载按照合适的比例分配给各个索杆和索线,使得结构能够平衡受力并保持稳定。
通过精确的受力分析,可以确保大跨度索结构在使用过程中能够承受各种荷载并具备良好的性能和安全性。
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索结构在建筑领域的应用与发展索结构作为预应力钢结构的主要结构类型,已在国内外建筑结构领域得到广泛应用。
我国第一部《索结构技术规程》已于2012年8月1日起正式实施。
本文总结分析了索结构核心构件拉索的类型、特点以及温度线膨胀系数取值;总结了弦支结构、斜拉结构、索穹顶结构、索桁架结构、索网结构以及索膜结构等主要索结构的概念、结构特点及其在国内外主要工程中应用。
一、索结构预应力钢结构作为现代大跨度建筑结构的主要形式之一,已在国内外大型工程项目中得到广泛应用。
根据预应力钢结构中杆件类别的构成,将预应力钢结构分为三类,即刚性预应力钢结构、刚柔混合预应力钢结构、柔性预应力钢结构。
由于刚性预应力钢结构的施工较为复杂,工程应用较少。
伴随着索体材料制作技术的提高以及拉索预应力张拉施工技术日益成熟,刚柔混合预应力钢结构和柔性预应力钢结构已成为现代大跨度建筑结构的首选结构体系之一。
由于后两种预应力钢结构是以拉索作为主要受力构件而形成的预应力结构体系,因此国内外学者又将其称为索结构。
根据预应力钢结构中杆件类别的构成可将其分为刚性预应力钢结构(包括预应力平板网架结构、钢棒式吊挂结构、钢梁式预应力钢结构),刚柔混合预应力钢结构(包括弦支结构、斜拉结构、悬索结构、索桁结构、索穹顶结构、拉索式吊挂结构)和柔性预应力钢结构(包括索网结构、索膜结构)三类。
二、拉索材料的种类拉索从用途上可分为建筑结构用索和桥梁用索;从索体材料的构成要素进行分类,大致可分成钢丝绳、钢铰线、钢丝束。
此外,还有钢拉杆和H型钢。
钢丝绳主要由绳芯、绳股和钢丝三个基本元件组成。
使用时,钢丝绳会发生伸长,其伸长分为弹性伸长和结构性伸长。
钢丝绳的预张拉技术是消除钢丝绳结构性伸长的有效手段。
经过预张拉处理后的钢丝绳,可有效地消除其结构性伸长,使整绳的每一根钢丝在使用中能够均匀受力,不仅避免了钢丝绳在使用中的不便,而且可极大地提高钢丝绳的使用寿命。
钢丝绳的强度和弹性模量低于钢绞线,其优点是比较柔软,适用于需要弯曲且曲率较大的构件。
钢绞线一般由7根钢丝捻成,一根在中心,其余6根在外层向同一方向缠绕,标记为1×7;也有多根钢丝,如19根、37根等捻成的钢绞线;国内常用1×7钢绞线或由多根1×7钢绞线平行组成的钢绞线束。
钢绞线可采用的类型有镀锌钢绞线、高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线、铝包钢绞线、涂塑钢绞线、无粘结钢绞线和PE钢绞线等,并常采用整体型、单根防腐整体型、单根防腐型的索体截面形式。
钢绞线工作应力较高,能适当减少钢材用量。
钢丝束有平行钢丝束和半平行钢丝束之分。
平行钢丝束是将若干根钢丝平行并拢、扎紧、穿入聚乙烯套管,在张拉结束后采用柔性防护而成,适合于现场制作。
半平行钢丝束拉索在工厂内全部制造完成,产品以盘卷的成品方式提供,适合于工地现场安装架设。
钢丝束拉索广泛用于各种建筑顶层索结构和斜拉索桥、拱桥、悬索桥、人行天桥、水管、煤气管道的越江工程等。
目前工程中应用比较普遍的是半平行钢丝束,为热挤聚乙烯护层扭绞拉索,制作过程如下:将若干根高强度钢丝采用同心绞合方式一次扭绞成型,绞合角为30±0.50。
扭绞后在钢丝束外面绕包高强度复合包带,然后在钢丝束上热挤高密度聚乙烯防护层,拉索进行精确下料后两端加装冷、热锚具进行预张拉,拉索以成盘或成圈方式包装。
钢丝束的钢丝采用热镀锌的5毫米或7毫米的高强钢丝,宜选用高强度、低松弛、耐腐蚀的钢丝,标准强度不得低于1570兆帕,强度等级有1570兆帕、1670兆帕、1770兆帕、1870兆帕和1960兆帕等级别,弹性模量一般不小于1.90×105兆帕。
钢丝束的优点是能充分发挥轴向拉力和高弹性模量的力学性能。
目前,为了解决索体材料的锈蚀和腐蚀问题,已研究出含Zn-5%Al-RE合金镀层的索体材料,这种新型索体材料具有优异的抗腐蚀性能和综合的力学性能。
国内外有关的试验测试表明,其抗腐蚀性能是热镀锌层的2倍以上,并具有更好的缠绕性能、可焊性能、可漆性能和成型加工性能等,此项成果已在鄂尔多斯伊金霍洛旗体育活动中心等工程中得到应用。
三、索体材料的物理特性拉索是预应力钢结构的关键构件,因此对拉索基本特性的研究就显得非常重要。
拉索的基本力学特性包括弹性模量、抗拉强度以及温度线膨胀系数,对于前两者,拉索的制作厂家会提供给相应的数值,但对于后者,一般按照经验取值。
很多情况下,预应力钢结构设计和研究大都忽略拉索铰捻特性,国内按普通型钢将拉索膨胀系数取为 1.2×10-5/℃,有时取为1.84×10-5/℃和1.12×10-5/℃。
国外对于拉索膨胀系数的取值也有3.9×10-6/℃和 1.2×10-5/℃两种。
拉索线膨胀系数取值的不确定性给预应力钢结构的温度性能分析带来了极大的误差。
为解决这个问题,给设计单位提供一个较为准确的、考虑拉索铰捻特性的拉索线膨胀系数,消除预应力钢结构设计中的安全隐患,天津大学钢结构研究所在国家自然科学基金的支持下,完成了相关的理论分析和试验研究。
为了测定拉索的线膨胀系数,天津大学钢结构研究所设计制作了两种拉索线膨胀系数测定仪器——空气加热索线膨胀系数测定仪器和水域加热索线膨胀系数测定仪器。
通过理论分析和试验研究,最终确定钢丝绳、钢绞线、半平行钢丝束3种索材的线膨胀系数值分别为:1.92×10-5/℃、1.38×10-5/℃、1.87×10-5/℃。
四、建筑索结构的形式、特点及工程应用目前,在工程中常用的建筑索结构主要有弦支结构、斜拉结构、索穹顶结构、索桁架结构、索膜结构和索网结构6种结构形式。
弦支结构——天津大学钢结构研究所从1998年开始,在研究弦支梁(即张弦梁)、弦支桁架(即张弦桁架)和弦支穹顶的结构性能基础上,研究和归纳了这两种结构的本质,即用撑杆连接上部压弯构件和下部的受拉构件,通过在受拉构件上施加预应力,使上部结构产生反挠度,从而减小荷载作用下的最终挠度,改善上部构件的受力形式,并通过调整受拉构件的预应力,减小结构对支座产生的水平推力,使之成为自平衡体系,并将这种自平衡体系统称为弦支结构体系。
课题组在研究弦支结构体系本质的基础上,相继提出了弦支筒壳结构、弦支拱壳结构、弦支混凝土楼板结构、弦支钢丝网架混凝土夹芯板结构等多种弦支结构,丰富了弦支结构体系的内容。
目前,弦支结构体系已在大型的体育场馆、会展文化中心、重大交通枢纽、大型厂房等国家重要基础建设工程中得到广泛应用。
在弦支结构体系中,弦支梁或桁架(张弦梁和张弦桁架)是出现最早的一种弦支结构。
1839年德国建筑师Georg Ludwig Friedrich Laves,发明了一种预应力梁“Lavesbeam”,他把梁分成上层和下层两部分,两者之间仅用立柱连接,通过这种方式梁的强度可以显著提高,并用于Herrenhausen花园的温室中,这是笔者目前查到的最早弦支梁的雏形。
Paxton利用这种预应力梁概念,在建于1851年的伦敦万国博览会的水晶宫结构的桁架之间采用了弦支梁结构檩条。
建于1876年费城博览会展馆的国际展厅屋盖同样采用了弦支梁结构。
最早提出弦支梁结构概念的是MasaoSaito。
在1979年Madrid召开的IASS年会上,Masao提出了弦支梁结构形式,并研究了其基本受力特性和分析计算原理。
1998年,天津大学教授刘锡良率先在国内对张弦梁结构开展了系统、深入的研究,当时由于直接取其日语“张弦梁”定义,故“张弦梁”的名称沿用至今。
截至2008年,据不完全统计,全国已有51项平面弦支结构的工程应用。
其中较为典型的工程项目有:国内第一个张弦梁结构——上海浦东国际机场航站楼,国内首个跨度超过100米的平面张弦结构——哈尔滨国际会展中心、采用双索的平面弦支结构——迁安文化会展中心。
国内刘锡良教授1998年最先开展了可分解空间型弦支结构的结构性能研究,而真正意义上的第一个双向张弦结构工程建于2005年,即深圳市福田交通综合枢纽换乘中心工程钢结构。
此后,典型的工程应用有2008年北京奥运会国家体育馆双向张弦结构、2008年北京奥运会乒乓球馆辐射张弦结构等大型工程。
弦支穹顶结构是1993年由日本川口卫教授提出,并应用到日本跨度为35.4米的光丘穹顶。
笔者1996年在日本跟随川口卫教授做博士后时,对此进行了一些研究,并于1998年回国后在中国博士后科研基金的支持下,在国内首先对弦支穹顶结构开展了系统深入的研究,并参与设计完成了国内第一座中大跨度弦支穹顶结构——天津保税区国际商务交流中心大堂屋盖结构。
随后,国内浙江大学、北京工业大学、东南大学、北京建筑工程研究院、清华大学等单位也开始对弦支穹顶结构的结构性能和施工技术进行了理论和试验研究。
2007年,建成国内第一座大跨度弦支穹顶结构——2008北京奥运会羽毛球馆。
截至目前,据不完全统计,国内已有23项弦支穹顶结构工程,其中最大的球形弦支穹顶结构为济南奥体中心体育馆,跨度为122米;最大的椭球形弦支穹顶结构为大连市体育馆,跨度为145米。
柳州奇石博物馆经过优化分析后采用了弦支筒壳结构。
辽宁华福印染公司的厂房结构屋盖为筒壳形,矢跨比小,经过方案比较,采用了弦支单层网壳结构,网格形式为三向网格,最终结构用钢量为50千克/平方米。
天津大港发电厂干煤棚屋盖结构跨度大,结构布置受生产工艺影响大,经过分析整体采用了大跨度门式刚架与弦支筒壳复合结构体系,屋盖部分采用弦支双层筒壳结构,用钢量约为55千克/平方米。
弦支筒壳结构在这两个工程的应用经验可为类似工程提供参考依据和指导。
由于篇幅有限,笔者对斜拉结构、索穹顶结构、索桁架结构、索膜结构和索网结构作简单介绍。
斜拉结构——是由主结构、塔柱和拉索构成的一种索结构形式。
斜拉结构多用于桥梁结构,即斜拉桥。
索穹顶结构——是由连续的拉索和间断的压杆构成的一种自平衡、自应力结构体系,是目前最接近Fuller张拉整体结构思想的结构体系。
由于该结构体系主要以拉杆为主,因此构件材料强度得以充分发挥,尤其是采用强度本身就很高的拉索材料,因此索穹顶结构的自重较轻,跨越能力较大。
索桁架结构——是由飞柱和索组成的索结构,可分为平面索桁架结构和空间索桁架结构。
平面索桁架结构多用于玻璃幕墙,属于双层索系结构,包含鱼腹式索桁架和自平衡索桁架。
索膜结构和索网结构——膜结构主要包括充气膜结构、气承结构、张拉膜结构三类,其中张拉膜结构又包括悬吊式膜结构和骨架式膜结构,两者都是以钢索和钢结构件为主承重结构传递膜面外界荷载的,因此张拉膜结构又称为索膜结构。
索结构体系作为一种主要的预应力钢结构体系,其体系越来越丰富,发展速度越来越多快,科学体系越来越完整,工程应用也越来越多,从整体上来看,我国在弦支结构、斜拉结构、索网结构、索膜结构等方面的建造技术水平代表了世界水平。