索膜_钢结构分析
索膜结构组成、特点
大家听说过索膜结构吗？其实从严格意义上来说，索膜结构就是我们平时所说的张拉膜结构，也是膜结构的常见形式之一，外表轻巧、美观、柔美，寿命也很长，很受人青睐。
要说一个完整的索膜结构需由膜材、索结构、支架结构三部分组成，缺一不可。
其实索膜结构有很多我们不了解的好处，今天我们就来详细了解一下。
（索膜结构-图例）【索膜结构介绍】大家对索膜结构了解多少呢？它也被称为张拉膜结构，是膜结构三种常见形式之一，其以膜材、钢结构支柱、拉索等共同作用，使膜面形成一定的张力从而形成承受外载荷的某种稳定的空间结构，与骨架式、充气式结构相比索膜结构是很能体现膜结构精髓的形式，由于其强度决定于受拉构件的承载能力而不是结构的稳定性，所以能够充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自重轻的特点，更加适合于大跨度结构中。
其造型也更加的灵活、轻巧、柔美，对于索膜结构来说不需要多余的支撑体系也不需要多余的装饰，其结构本身就是一种艺术造型。
所以索膜结构非常适合用在标志性建筑上，如体育场馆、商场、交通设施、娱乐设施、文化景观设施等，不仅如此因为造型感强、制作简单、安装便捷、节能环保、安全性好所以索膜结构现在应用范围非常广泛。
【索膜结构组成】一个完整的索膜结构一般由三部分组成：膜材、索结构、支架结构，下面我们简单说下这三部分。
1.形成曲面结构的张拉膜材，膜材作为结构材料，要能够抵抗一定的载荷而不致引起过大变形，同时作为结构中的覆盖材料，需要满足一定的建筑功能，如遮蔽、防火、耐久等，常用的为PVC/PVDF 膜材。
2.用于加强膜面的脊索、谷索以及将膜内力传向支撑结构的边索，索结构除了对膜面受力方面有加强作用，更重要的是它们起到了改变建筑造型的作用，尤其是脊索和谷索的灵活设置可能对整个建筑带来奇妙的视觉效果。
3.索膜结构体系中的支架结构，支架结构中常用的是钢结构，也可以采用混凝土结构，一些情况下甚至可以使用木结构或其他结构，支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一要求外，其构造形式也直接影响了索膜结构的整体造型。
索膜结构罩棚工程施工技术案例分析
索膜结构罩棚工程施工技术案例分析摘要：体育场索膜结构罩棚钢结构部分采用大跨度悬挑斜拉索结构体系的开敞式新颖结构形式。
看台顶棚钢结构为斜拉索加钢管桁架结构体系，由于悬挑较长且为开敞式，故弯矩大受风荷载影响明显加之沙漠地区风荷载更加明显，深化设计中活荷载取0.3km/m2风荷载取0.55km/m2，雪荷载取0.3km/m2。
与主体钢结构对应，膜顶棚由29个马鞍形膜单元组成，峰谷鲜明，矢高2.5m，每个膜单元面积约100m2，每个膜单元之间天沟连接相邻单元天沟间防水膜覆盖。
由于膜材是一种柔性织物，要想作为一种建筑材料具有一定的造型，必须给其施加一定数值的预张力，可以通过膜节点索的调节从而使预张力达到设计要求。
本工程膜结构形式为张拉膜形式，沿径向硬边用螺栓与铝压板与主体钢结构桁架梁连接，檐口采用弧形软边钢索张拉，硬边的安装过程同时也是沿经线方向张拉的过程，硬边安装完成后要达到受力要求。
关键词：非线性；有限元；大跨度悬挑；卸载1 工程概况张掖国家沙漠体育公园位于甘州区城南13km处，东南宽 4.3km，南北长11.4km，总面积35km2，是全国距离城市最近的沙漠体育公园，公园国际赛车场占地面积约60000m2，按国际标准赛车场设计，主看台坐北向南，为极富动感的圆弧造型，面向沙漠，背靠绿洲，视野开阔，长170m，宽22m，设有3000个坐席，看台上方的风雨罩棚为索膜结构，膜棚为时尚浅黄色，与沙漠浑然一体。
整体投影面呈月牙造型，流畅、美观。
索膜结构罩棚投影面积2059m2，展开面积2326m2。
钢结构为钢管柱主支撑，悬挑变载面钢管桁架梁，桁架梁之间连接圆弧热钢管连系梁，相贯线焊接。
悬挑桁架梁与钢管柱通过Φ20柔性钢索张拉连接，悬挑桁架檐口相对标高12.7m，工程最高相对点标高24.6m超过24m，悬挑梁最长处悬挑16m，属长臂悬挑桁架梁，弯矩较大给结构施工带来很大难度，钢管柱采用Φ530mm×16mm，Q345B热钢管，桁架梁上下弦杆均采用Φ180mm×6mm 垫钢管，腹杆采用Φ60mm×3.5mm。
大跨空间结构—索膜结构详解
大跨空间结构—索膜结构详解索膜结构作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现，至今已有六十多年的历史，特别是到了七十年代以后，膜结构的应用得到了迅速发展。
膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。
膜结构一改传统建筑材料而使用膜材，其重量只是传统建筑的三十分之一。
而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度，无支撑，建筑上实现时所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡的可视空间。
索膜结构是目前发展很快的一种新型空间结构，是一种效率极高的张力集成体系，可以充分发挥钢索的强度与张拉整体结构的空间作用。
张拉膜结构是索膜结构中最常见的一种形式，是索膜建筑的代表和精华，它通过钢索与膜材共同受力形式稳定曲面来覆盖建筑空间，具有高度的形体可塑性和结构灵活性，即通过对膜材内部施加一定的预张力，使其具备了抵抗外荷载能力，从而充当结构材料的一种结构体系。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能，形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构，并且施工简单、快捷、成本低，在国内外已经被广泛应用于商业建筑、体育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域。
一、索膜结构的组成及材料特性1. 索膜结构的组成一个完整的索膜结构一般由三部分组成1)形成曲面结构的张拉膜材；2)用于加强膜面的脊索和谷索,以及将膜内力传向支承结构的边索；3)求索膜体系的支架结构。
张拉膜材即作为结构材料,要能够抵抗一定的荷载而不致引起过大变形。
同时为完成作为覆盖材料所规定的建筑功能，例如美观、遮光、防火、耐久等等，还需满足各种性能要求。
所以，选用合适的膜材对于索膜结构的设计建造非常重要。
加强索除其对于膜面受力方面的加强作用外，更重要的是起到了改变建筑造型的作用。
尤其是谷索和脊索的灵活设置会给整个建筑带来奇妙的视觉效果。
支架结构最常采用的是钢结构，也可采用混凝土结构，甚至在某些情况下可以采用木结构或其他结构。
支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一结构要求以外，其形式可以采取变化多样的形式，以实现不同的建筑造型效果。
钢结构体系分类及特点
近年来随着混凝土结构的工程建筑出现不同程度的质量问题被大众所质疑，究其原因因为混凝土技术在当下已经日趋完善。
但是即使是技术不停地发展还是有它的弊病比如说施工速度较慢，并且污染环境、浪费材料。
在大力倡导绿色建筑的今天，钢结构建筑显然具有更多的优势。
框架结构更加可靠、标准化程度高，污染程度较小，设计施工周期短。
并且可以满足私人订制的要求。
随着钢结构被广泛使用，钢结构的体系也越来越完善，下面就为大家介绍一下。
用于房屋建筑的结构体系有：1、平面承重结构体系平面结构体系有承重体系和附加构件两部分纸成,其中承重体系是由一系列相互平行平面结构组成,承担该结构平面内的竖向荷载和横向水平荷载,并传递到基础。
附加构件由纵向构件及支撑组成,将各个平面结构连成整体,同时也单受结构平面外的纵向水平力。
轻式刚架结构(图1)是最近几年来广泛应用的平面承重结构体系,除厂房建筑外,还有商业建筑(如超市等)、汽车展厅、体育馆等。
常用的有两铰刚架、三铰刚架及无铰刚架,梁柱戒有等截面及变截面两种形式。
2、空间受力结构体系空间受力结构体系分为网性室间结构和柔性闻结构等。
（1）刚性空间结构的网格结构有网架结构和网壳结构、桁架结构网架结构。
下图是空间网格结构的一种.它是以大致相同的格子或尺寸较小的单元组成。
由于网架结构其有优献的结刊性能,良好的经济性、安全性与适用性,在我国的应用也比较广泛,特别是在大型公共建筑和工业厂房屋盖中更为常见。
人们通常将平板型的空间网格结构称为网架,将曲面型的空闻网格结构称为网壳。
（2）网架一做是双层的,在某些情况下也可以做成三层网架结构受杆件通过节点有机的结合起来。
节点一般设计成铰接,材料主要承受轴向力,杆件的截面相对小。
网架结构最大的转点是由于杆件之间的互相支撑作用,很多杆件从两个方间成多个方向有规律的组成高次超静定空间结构,它刚度大多、整体性好，抗震能力强,而且能够承受由于地基不均匀沉降所带来的不利影响。
即使在个别杆件受到损伤情况下,能自动调节杆件的内力,保持结构的安全:网架的杆件多为钢管，有时也采用其他型钢,材质为Q235或Q345。
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制提纲：1. 大跨度钢结构施工过程的质量控制2. 索膜结构施工过程的质量控制3. 施工前的准备工作及质量控制4. 施工中的质量控制5. 施工后的质量控制及验收标准分析：1. 大跨度钢结构施工过程的质量控制大跨度钢结构施工是一项复杂的工程，要求设计精细，施工过程中严格控制质量。
首先，在施工前要进行充分的前期准备工作，如材料的选型、加工和质量检测等。
其次，要加强对施工现场的管理，注重安全和环保，有序进行施工。
在施工中，要严格按照设计要求进行安装，加强材料的检查和测试，及时发现和处理问题。
最终，施工完成后还要进行验收，确保建筑结构的稳定性和功能完好。
2. 索膜结构施工过程的质量控制索膜结构是一种新型的建筑结构，可以通过合理的设计和施工，实现大跨度、轻量化和美观性等优势。
在施工过程中，需要制定详细的施工方案和工艺流程，确保施工过程顺利进行。
同时，要注重技术工人的培训和技术指导，提高施工人员的技能水平，提高施工质量和效率。
在施工中要进行全程的监控和检查，发现问题及时进行调整和修复。
最终，施工结束后还要进行验收，确保建筑结构的性能达到要求。
3. 施工前的准备工作及质量控制施工前的准备工作非常重要，直接关系到施工的顺利进行和施工质量。
准备工作包括选材、加工、运输等工作的安排和处理。
首先，在选材方面，需要选择优质的材料，并进行质量检测。
其次，在加工方面，要确保加工精度和标准，做到精细化和规范化。
最后，在运输方面，要注重材料的保护和运输的安全性。
通过精细的准备工作，可以确保施工前的质量控制和随后的施工质量。
4. 施工中的质量控制施工中的质量控制是一项复杂的工程，需要严格执行设计要求，加强材料的检测和测试，注重施工现场的管理和安全保障。
首先，在材料的安装中，要确保操作规范和技术精湛，杜绝操作错误和安装质量问题。
其次，在加工和焊接等环节中，要注重技术流程和质量检测，确保施工符合要求。
索膜结构
浅谈膜结构随着社会的发展和进步，人们更加注重对美好生活的追求，索膜结构与当代新技术和新工艺相结合又重新步入了历史的舞台，以其优越的实用性和美观性为越来越多的人所接受和喜爱，在现代建筑中得以广泛的应用和发展，为当代建筑注入了新的活力。
索膜结构，顾名思义就是绳索和膜材组合而成的结构体系，远古时代人类居住的帐篷就是它的最初形态，当时的帐篷只能算是一个临时性建筑，因为不够牢固、不能防火、又不能保暖或隔热而被后来的砖木结构以及近代的钢筋混凝土结构所取代，逐步退出了历史舞台。
然而随着时代的发展，大量的新型材料的不断涌现，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。
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点，它将是21世纪“绿色建筑体系”的宠儿，是现代建筑文化的又一次飞跃。
膜结构作为一种现代化的工程结构，显示了当今建筑技术与科学的发展水平，也具有巨大的发展潜力，在新的世纪中，膜结构必将在建筑结构中占据重要的地位。
索膜建筑可以从结构方式上简单地概括为张拉式、骨架式、充气式三大类。
张拉式索膜体系富于表现力、结构性能强，但造价稍高，施工精度要求也高；骨架式索膜体系建筑表现含蓄，结构性能有一定的局限性，造价低于张拉式体系，骨架式索膜建筑常在某些特定的条件下被采用，是由于其结构方式本身的局限性，骨架体系自平衡，膜体仅为辅助物，膜体本身的强大结构作用发挥不足等，有人将其称之为二次重复结构；充气式索膜建筑历史较长，但因其在使用功能上明显的局限性，如形象单一、空间要求气闭等，使其应用面较窄，但充气式索膜体系造价较低，施工速度快，在特定的条件下又有其明显的优势。
三者当中张拉式索膜建筑可谓索膜建筑的精华和代表，由于其建筑形象的可塑性和结构方式的高度灵活性和适应性，此种方式的应用极其广泛。
膜结构最突出的特点首先就是它形状的多样性，曲面找形存在着无限的可能性。
试析大跨度单层索网索膜结构施工技术研究与应用
试析大跨度单层索网索膜结构施工技术研究与应用发布时间：2022-04-25T09:31:53.342Z 来源：《城镇建设》2022年1月第1期作者：何轶[导读] 本文将详细介绍大跨度单层索网索膜结构施工技术内容，通过专业的研究与调查何轶法尔福空间结构（上海）有限公司 200000摘要：本文将详细介绍大跨度单层索网索膜结构施工技术内容，通过专业的研究与调查，精准找出该施工技术在工程项目中的应用过程，其内容包含项目概况、建立施工计划、索网索膜加工、索网索膜施工及加强质量控制等，从而有效提升工程项目结构施工质量，保障建筑建设安全。
关键词：结构施工技术；单层索网索膜；大跨度引言：随着建筑工程建设数量的增加，不同类型的工程项目应采用合适的施工技术，而针对大跨度单层索网索膜结构，应采用与之相适应的施工技术，借助对该施工内容的合理把控来加强索网索膜结构施工效果，提升建筑行业的持续性发展。
1大跨度单层索网索膜结构施工技术内容1.1V形钢柱在当前的大跨度单层索网索膜结构中，相关人员需借助该项施工技术对V形柱柱脚实行深入研究，具体来看，从建筑工程的整体结构上看，其内部的V形柱会对其基础沉降带去些许的敏感度，为更好地缩减基础沉降带去的影响，要合理优化V形柱的设计，在节约钢材的基础上确认不同立柱的对应性荷载。
针对大跨度单层索网索膜结构而言，相关人员可根据颜色来判断其不同的荷载值，比如，当立柱的颜色为黑色时，可代表该立柱属抗侧立体系柱或承重柱，其荷载值将承担该立柱的整体承受结构；而浅灰色则为抗侧力体系柱，其在实际作用中将不用负担竖向荷载；而幕墙立柱多为深灰色，在当前的作用中会主动承担径向荷载值，根据不同颜色，相关人员可对该结构承担的荷载进行深入判断，提升对V形钢柱控制的合理性、科学性。
1.2屋面钢结构基于建筑项目的整体结构属大跨度单层索膜索网结构，在进行屋面钢结构设计期间，相关人员应拥有合适的施工思路，该思路的来源为带有张拉钢条的车轮，其内部结构主要为内环索、径向索、外压环梁与V形结构柱等，比如，当其屋盖外部的边缘压环尺寸在260*230m，且马鞍状的高差在25m左右，若将该屋盖面积展开，其高达31600m2，利用对该结构稳定度的合理控制来增强其顶部的支撑性。
5.9索膜结构
二、索－膜结构
景观雕塑
图2
（一）索－膜结构的概念
索－膜结构是以膜材为主体并与钢结构及钢
索共同组成的全新结构体系。
并于二十世纪后期成为国际上大跨度空间建
筑及景观建筑的主要形式之一，具有强烈的
时代感和代表性。
（二）发展概况
设计理念的起源
1917年有一位名为兰彻斯特（Federick W. Lanchester)的美国人建议利用新发明的电力 鼓风机将膜布吹胀,作野战医院。这只是一种构 思，而没有真正正成为使用的产品。 美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达 罩（Radome)，可以保护雷达不受气候侵袭, 又可让电波无阻的通过，从而使相隔了19年的 专利付诸实用。
伦敦千嬉穹顶（Millennium Dome)是英国政府为迎接21 世纪而兴建的标志性建筑，位于伦敦东部泰晤士河畔的 格林威治半岛上。该建筑是大型综合性展览建筑。穹顶 直径320m，有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采 用圆球形的张力膜结构，膜面支承在72根辐射状的钢索 上。
青岛市颐中体育中 心索膜建筑设计
索膜建筑将是２１世纪 空间结构发展的主流
索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结 构体系方案，因此要求从事索膜建筑设计 的建筑师了解索膜结构技术并能熟练地将 其运用到建筑设计中。 目前索膜建筑在世界上得到了广泛应用。 它采用先进的预张力结构技术与轻质膜材 料，其形式具有极高的艺术感染力，是建 筑艺术与结构形式的完美结合。
，再加上膜结构特有的柔顺的曲面、广阔的空间、半透明
的室内环境，使得膜结构具有广阔的发展前景，将是２１
世纪空间结构发展的主流。
（三）膜节构主要类型
气承式 索—膜结构 在薄膜覆盖 的空间内充 气，利用内 外气差来承 受荷载，并 与钢索共同 形成结构。
钢结构案例分析
案例一：美国亚特兰大体育馆（佐治亚穹顶）索穹顶结构索穹顶结构是20世纪80年代美国工程师盖格（Geiger）发展和推广富勒（Fuller）张拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构，是一种结构效率极高的张力集成体系或全张力体系。
它采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受压杆件，通过施加预应力，巧妙地张拉成穹顶结构。
该结构由径向拉索、环索、压杆、内拉环和外压环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。
整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态，可充分发挥钢索的强度，这种结构重量极轻，安装方便，经济合理，具有新颖的造型，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
1992年，美国工程师李维（M.P.Levy）和T.F.Jing对盖格设计的索穹顶结构中索网平面内刚度不足和易失稳的特点进行了改进，将辐射状脊索改为联方型，消除了结构内部存在的机构，并取消起稳定作用的谷索，成功设计了佐治亚穹顶（Georgia Dome）（1992年建成，椭圆形平面，240.79m*192.02m），成为1996年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖，用钢量不到30kg/m²。
佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带，1992年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。
该馆因成为1996年奥运会主体育场馆，是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。
佐治亚穹顶，是目前世界上最大的索穹顶结构，双曲抛物面型张拉整体索穹顶结构，由美国工程师列维等设计，是1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构，其长轴为240米，短轴为193米，为钻石形状，曾被评为全美最佳设计。
整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。
佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架，其底部弦杆由环形索代替。
这个屋顶为240m*193m的椭圆形，是同类索膜结构中世界上最大的。
它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。
屋面呈钻石状，看上去象水晶一般。
整个屋顶由7.9m宽、1.5m厚的混凝土受压环固定，共52根支柱支撑着700m周长的混凝土受压环，钢焊接件被预埋进受压环内，以提供26个屋顶连接点。
钢结构优势分析及生活中的广泛应用
钢结构优势分析及生活中的广泛应用钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。
钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在'高、大、轻'三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。
抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢件件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。
抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。
建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。
耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷扎镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。
结构寿命可达100年。
保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。
用以外墙的保温板有效的避免墙体的'冷桥'现象，达到了更好的保温效果。
100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。
隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料、石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。
健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。
舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。
钢结构案例分析
案例一：美国亚特兰大体育馆（佐治亚穹顶）索穹顶结构索穹顶结构是20世纪80年代美国工程师盖格（Geiger）发展和推广富勒（Fuller）拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构，是一种结构效率极高的力集成体系或全力体系。
它采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受压杆件，通过施加预应力，巧妙地拉成穹顶结构。
该结构由径向拉索、环索、压杆、拉环和外压环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。
整个结构除少数几根压杆外都处于力状态，可充分发挥钢索的强度，这种结构重量极轻，安装方便，经济合理，具有新颖的造型，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
1992年，美国工程师维（M.P.Levy）和T.F.Jing对盖格设计的索穹顶结构中索网平面刚度不足和易失稳的特点进行了改进，将辐射状脊索改为联方型，消除了结构部存在的机构，并取消起稳定作用的谷索，成功设计了佐治亚穹顶（Georgia Dome）（1992年建成，椭圆形平面，240.79m*192.02m），成为1996年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖，用钢量不到30kg/m²。
佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带，1992年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。
该馆因成为1996年奥运会主体育场馆，是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。
佐治亚穹顶，是目前世界上最大的索穹顶结构，双曲抛物面型拉整体索穹顶结构，由美国工程师列维等设计，是1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构，其长轴为240米，短轴为193米，为钻石形状，曾被评为全美最佳设计。
整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。
佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架，其底部弦杆由环形索代替。
这个屋顶为240m*193m的椭圆形，是同类索膜结构中世界上最大的。
它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。
屋面呈钻石状，看上去象水晶一般。
整个屋顶由7.9m宽、1.5m厚的混凝土受压环固定，共52根支柱支撑着700m周长的混凝土受压环，钢焊接件被预埋进受压环，以提供26个屋顶连接点。
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制摘要：随着我国经济的不断发展和城市化建设的不断深入，地产房建行业开创了兴旺蓬勃的居民，与此同时，大型公共建筑的需求量和功能技术要求也在不断攀升。
现阶段，随着科技水平的提高，各种新型的工艺和技术在建筑工程建设中应用越来越广泛，对提升建筑的工程质量水平和经济效益实现产生了重要的影响作用。
大跨度钢结构和锁模结构作为公共建筑的受力主体结构和屋面系统，引起了建筑行业的重视和研究，在具体的施工过程中，对其进行施工质量管理和控制有着积极的现实意义。
本文以此为切入点，分析和研究了大跨度钢结构和索膜结构在建筑施工过程中的质量控制，希望对相关的从业和科研人员提供一定的参考。
关键词：公共建筑；大跨度钢结构；索膜结构；施工质量；质量控制导言大跨度钢结构和索膜结构作为大型公共建筑的主要受力部分和新型屋面系统，其质量直接影响到建筑物的安全和使用功能。
对此，相关从业人员在具体的施工实践中，应予以足够的重视和研究，并采取相应的措施确保工程施工质量的提高。
一、大跨度空间钢结构的特点1、结构形式多样化和复杂化新型大跨度空间钢结构形式多样并不拘泥于传统的单一结构在其发展中不断地涌现出各种各样的结构形式。
现代建筑对审美和功能性要求比较高因此空间钢结构之间的跨度就愈来愈大。
钢板越来越厚。
2、预应力技术的大量应用预应力技术的充分应用使其涌现出了一批新型的建筑结构，如张拉整体结构、索宵顶及索膜结构。
现代大空间结构为了满足建筑造型的需求通常选用各种节点形式的仿生态建筑。
例如锻钢节点、铸钢节点、球铰节点等。
3、构件数量及截面类型多、设计难度大针对大型建筑来说启通常是由上万个甚至于是几十万个构件组成而且构件的长度、形状、尺寸、截面均有不同所以给建筑施工单位的放样工作带来了很大的难度。
对于部分弯扭构件必须进行专门的试验才能投入使用。
4、构件的加工难度大精度要求高通常来说大跨度工程多是国家重点工程相对来说建筑质量要求高。
各种钢结构形式的经济跨度
各种钢结构形式的经济跨度
随着现代建筑行业的飞速发展，钢结构作为一种建筑承重梁柱的形式，由于其具有轻质、高强、施工方便等特点，越来越受到人们的青睐。
在众多钢结构形式中，门式刚架结构、网架结构、索膜结构和拱形钢结构等尤为常见。
那么，这些钢结构形式的经济跨度如何呢？
首先，我们来了解一下各种钢结构形式的定义和特点。
门式刚架结构是一种采用门型钢架作为主要承重结构的建筑形式，具有刚度大、稳定性好等特点。
网架结构则是一种采用焊接或螺栓连接的网状结构，具有结构稳定、刚度大、材料省等优点。
索膜结构是一种以高强度柔性薄膜或索材为主要承重构件的结构形式，具有造型独特、结构简单等优点。
拱形钢结构则是一种采用拱形结构作为承重部分的钢结构形式，具有抗压性能强、自重轻等优点。
接下来，我们来比较一下各种钢结构形式的经济跨度。
门式刚架结构的经济跨度一般在18~24米，而网架结构的经济跨度可以达到24米以上，甚至可以超过60米。
索膜结构的经济跨度受材料和设计影响较大，一般在20~30米之间。
拱形钢结构的经济跨度在15~30米之间，具体数值需要根据项目需求和设计来确定。
在选择钢结构形式时，我们不仅要考虑经济跨度，还要兼顾结构的安全性和稳定性。
例如，对于跨度较大的建筑，采用网架结构或拱形钢结构可能更加合适。
而对于跨度较小、造型要求较高的建筑，索膜结构或门式刚架结构则可能更优。
总之，各种钢结构形式在经济跨度方面各有特点，我们在选择时应根据项
目需求综合考虑。
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制对桁架钢构件制作质量的控制、对于钢构件制作的胎架划线和搭设尺寸、钢构件拼装时的基准线和定位方式等进行严格检查控制。
、钢构件拼装检查应在制作焊接完成后自由状态下进行。
应按每榀构件拼装胎架中每一支点的三维空间位置验收结构尺寸。
钢结构焊接、对于施工单位首次焊接的钢种，一定要进行焊接工艺评定，并制定相应的焊接工艺、监理一定要抓住对焊工合格证的检查。
检查内容应包括：母材及焊材种类、焊接位置、焊工合格证的有效期。
、严格把住接头装配质量关。
接头的装配质量包括：坡口质量，根部间隙，对口错边量等几个方面、当焊接表面潮湿、有油污，焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时，都无法保证焊出高质量的焊缝，特别是焊低氢焊条时更容易出现问题，施工单位应在工艺方案及对焊工进行施工交底时明确、焊接过程中为减少焊接应力，防止产生焊接裂纹，应严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热，在整个焊接过程中应随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。
、对设计及国家规范要求探伤的焊缝，应对每条焊缝按比例要求进行无损探伤。
检验位置及长度由质检人员指定并书面通知 NDT 人员。
检验后 NDT 人员应出具探伤报告，探伤报告应标明探伤的具体部位。
焊缝完成后质检人员及时按设计和 GB50205 等标准要求进行外观检查和无损检验，不合格部分及时通知焊工返修（返修焊缝工艺也必须是评定合格的）钢结构安装质量控制、安装前，施工单位应对构件的产品合格证、设计文件与预拼装记录进行检查，并复验记录构件的尺寸。
钢结构的变形、缺陷超出允许偏差时，应进行处理。
钢结构安装前，应编制详细的测量和矫正工艺，厚钢板的焊接应在焊接安装前进行模拟产品结构的工艺试验，编制相应的施工工艺。
对拼装好的屋架应预设一定的起拱度、钢结构吊装就位后，应对构件定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量做好标记，对吊装对接接头质量进行焊前检查。
索膜结构分离分析和整体分析研究
Ｚ ＨＡＮＧ ｉ ｉ Ｌ ｉ Ｚ Ａ Ｈａ． ｎ， Ｉ ｂ Ｈｕ ， Ｈ ＮＧ ｉ ｇ Ｍ ｎ
１引言
索膜结构是 ２ 世纪 中期发展起来的一种新 型 ０ 空间建筑结构形式， 由于所用材料多为柔 性的索和
膜 ， 计 思 路 不 同 于传 统 的结 构 形 式 ， 形 分 析 成 设 找
【 】ＧＪ ０９ 建筑施 工高处作业安全技术规 范［］ １ Ｊ ．１ ８ ｓ．
［］ Ｂ ５ ０９２ ０ 建筑 结构荷载规范［］ ２ Ｇ ０ ０ ．０ １ ｓ． 【 】Ｇ ０ １建筑 施工扣件钢管脚手架 安全技术规范 ［】 ３ Ｊ ２ ０ Ｓ．
［ ］ Ｂ１．７冷弯薄壁型钢 结构技术规 ｃ ｓ ｂ ｔ ｅ ｒｓｅ ｔ ｅ ａ ｄ ｅ ｅ ｒｈ ｓ ｎｏ ｈ ｉ ｒｎ ｅ ｅｗｅ ｎ ｅｐ ｃ ｖ ｎ ｉ
ｃ ｌ ｂ ｒｔ ｅａ ａ ｙ ｉ ｆ ａ ｌ－ ｍｂ ａ ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ． ｅｎ ｃ ｓｉ ｏ ｌ ｏ ａ ｖ ｎ ｌ ｓｓｏ ｃ ｂ ｅ ｍｅ ｒ ｔ ｃｕ ｅ Ｔ ｅ ｅ ｓｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｈ ｙ ｏ ｏ ｌｂ ｒ ｔ ｅ ｆ ｒ ｆ ｄ ｎ ｎ ｌｓｓ ｈ ｓ ｂ ｅ ｒ ｖ ｄ ｂ ｅ ｆ ｃ ｌ ｏ ａ ｉ ｍ— ｎ ｉ ｇ ａ ａｙ ｉ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｅ ｙ ｔ ａ ｖ ｏ ｉ ｈ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｅ ｎ ｒ ｓ ｌ ｅ ｅ ｅｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｍｂ ａ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｃ ｓ ｔ ｅ ｕ ｔ ｗｈ ｔ ｒ ｌ ｎ ｅｏ ｂｗ ｅ ｓ ｈ ｔ ｎ ｕ ｈ ｍｅ ｒ ｎ ｓ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｏ ． ｏ ｓｄ ｒ ｄｏ ｎ ｔ
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某工程索膜。钢结构分析
于各种商业 建 筑及 建筑 小 品中 。本 文对 武汉 生态 文 化 乐园儿童大馆平 面张拉 索膜一 钢整体 结构 采用 子结
构分析法 ， 对 索膜 结 构进行 找 形分 析 ， 找形 后 以反 力作用在钢结构整体上 进行结构 分析 ， 为类似 的多元 素组合结构 的设计提供 了建议 。
ｃ ｒ ｏ ｍｅ ｃｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｒ ｙ ｇ ｒ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ｌｏ ｆ ｗ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｉ ｎ ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ —
［ 收稿 日 期】 ２ ０ １ ３ — ０ ５— ０ ７ ［ 作者简介］ 李 亚娥（ １ ９ ６ ５一 ） ， 女， 西安人 ， 硕士 ， 副教 授 ， 硕 士
低
温
建
筑 技
术
２ ０ １ ３ 年第 ９ 期（ 总第 １ ８ ３ 期）
某 工 程 索膜 。 钢 结构 分 析
谢 雅琪
（ 浙江大学空间结构研究中心 ． 杭州 ８ １ ０ ０ ５ ８）
【 摘 要】 对大跨度索膜 一 钢结构进行结构分析 ， 将整体结构分为张拉体系、 钢结构两种子结构， 对索膜结
索极 限强度 １ ６ ７ ０ Ｎ ／ ａ ｒ ｍ 。
２ 索膜找形
并设立连接次立柱与主立柱的钢斜撑（ 图 ３斜撑 ２ ） 及
连接 次 立 柱 间 的 结 构 索 。索 及 钢 支 撑 布 置 如 图 ３
所示 。
将 结构分 为索膜 结构及钢结 构两 部分 ， 由于膜 结
构在索预应 力作 用 下形 成 自平 衡 的结构 体 系。考 虑 几何 非线性 ， 膜结 构 以常应 变平 面三角形 单 元 ， 索 以
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制
大跨度钢结构及索膜结构施工过程的质量控制在当今建筑领域中，大跨度钢结构和索膜结构已经成为一种十分流行的构造方式。
因为这两种方式可以用于建造大面积场馆、机库、展览馆、体育馆、商业广场等建筑。
但是，这些大跨度建筑在施工过程中一定要进行严格的质量控制，以确保它们的安全性和耐久性。
本文将介绍大跨度钢结构和索膜结构的施工过程及其中的质量控制措施。
大跨度钢结构的施工过程大跨度钢结构的产生是为了能够搭建更大面积的建筑物。
它是由钢结构框架和钢屋面板组成的，需要进行如下的施工流程：钢构件制作首先，需要将需要的金属钢材进行加工切割，通过钻孔、铣削、切割等处理工艺，将钢材制作成线材、板材、型材和管材等形式的构件。
通过以上的处理可以保证构件的尺寸和公差符合设计要求，同时控制材质的拉弯强度和硬度等物理特性。
钢构件组装经过了钢质材料的处理后，需要再进行钢结构件的组装生产，构建钢结构的框架。
钢结构的框架通常是由钢管和钢梁组成的，组装时需要注意钢结构的均匀分布和留好承载点，以确保钢结构的稳定性和承载力。
构件的校对和整体固定后，进行焊接及其他添置部件的加工安装。
同时，要对钢构件表面进行喷涂表面涂层，以避免在施工过程中由于氧化或腐蚀等现象产生质量问题。
钢结构吊装及安装在钢结构吊装前，要进行严密的安全检查，根据图纸规范加固承载点，配备相应的吊车和安全支撑设备。
钢结构吊装的时候，需要配合施工人员指挥，以确保钢结构安全升起，平稳投放。
吊装完毕后，还需进行钢梁和钢框架件的钻孔及连接坪台的固定，加固吊装环节，传导整体桥架的力量引向荷载接受部位，保证钢结构安全平稳。
钢屋面板施工钢屋面板的安装是钢结构施工的终极步骤，需要按照设计程序安装处理。
在进行施工前需检查工程图纸与现场数据是否相符，安装界面的板间界面及各个附件钩板的安装配件等进行质量管理控制。
施工时需按照先后顺序安装好坡度板和各个檩条，其次是加工钢板拼装和安装，最后进行气密检查。
综上所述，通过以上施工流程，可以对大跨度钢结构的质量进行有效控制，确保大跨度钢结构的建造顺利进行，安全可靠。
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低温建筑技术2013年第9期（总第183期）欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁
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［收稿日期］2013－05－07
［作者简介］李亚娥（1965－），女，西安人，硕士，副教授，硕士
生导师，国家一级注册结构工程师，主要从事复
杂高层建筑结构。
某工程索膜-钢结构分析
谢雅琪
（浙江大学空间结构研究中心，杭州310058）
【摘要】对大跨度索膜－钢结构进行结构分析，将整体结构分为张拉体系、钢结构两种子结构，对索膜结构进行找形分析，将索膜受力作为反力施加于钢结构进行静力计算。
分析知钢结构主要承受压力且由构件失稳控制，对相互独立的悬臂钢柱设置柱间支撑及结构索，加强钢结构整体性能，有效降低了结构整体变形，改善受力性能，为类似结构设计提供了建议。
【关键词】索膜-钢结构；找形分析；多系统；子结构
【中图分类号】393.3【文献标识码】B【文章编号】1001－6864（2013）09－0054－02
随着工程设计的多样化，空间结构因为对材料性能的充分利用及良好的几何可塑性，作用日益重要。
文献［1］将空间结构按材料属性划分元素后重组，以此定义空间结构的种类。
其中由索、膜及钢元素构成的索膜-钢结构因为质轻高强及美观的外形，被广泛应用于各种商业建筑及建筑小品中。
本文对武汉生态文化乐园儿童大馆平面张拉索膜-钢整体结构采用子结构分析法［2］，对索膜结构进行找形分析，找形后以反力作用在钢结构整体上进行结构分析，为类似的多元素组合结构的设计提供了建议。
1工程概况
本工程总面积1079.6m2，结构总高22m，最大跨度61.4m，悬挑处最大19.4m平面、轴侧图如图1、图2所示。
由上部索张膜面与下部支撑钢结构两部分构成。
张力膜由9根脊索与17根边索张拉，形成三个面积接近的曲面，其中脊索连接钢圆环及钢支撑，边索由相邻悬臂钢支撑张紧。
下部钢结构由3个承受脊索拉力的钢圆环、3个固定钢圆环的悬臂主立柱，16个支撑（图3斜撑1）及连接支撑的3个悬臂次立柱组成，并设立连接次立柱与主立柱的钢斜撑（图3斜撑2）及连接次立柱间的结构索。
索及钢支撑布置如图3所示。
钢材采用Q345，膜材选用Duraskin Type
ⅣB6618，厚度1.2mm。
两个方向弹性模量为658、260N/ mm2，泊松比为0.3、0.4，容许应力为124.2、106.6，钢索极限强度1670N/mm。
2索膜找形
将结构分为索膜结构及钢结构两部分，由于膜结构在索预应力作用下形成自平衡的结构体系。
考虑几何非线性，膜结构以常应变平面三角形单元，索以两节点直线单元分析，对膜结构采用文献［3］中方法
45
谢雅琪：某工程索膜-钢结构分析
利用自编软件进行找形分析和荷载分析。
找形分析前的初始曲面如图4所示，膜面索共划分为180个单元，膜面划分为794个单元。
初始状态中膜和索的位置约束于下部钢支撑上的点位置。
给定索截面、索预应力和膜厚度、膜预应力，则分析得到该预应力下的索膜平衡状态及膜面坐标，如图5所示。
找形分析后，索、膜单元应力与初始给定的预应力一致，且索曲线、膜曲面变得光顺。
初始形态分析后进行结构荷载分析，考察结构在各种可能荷载作用下的工作性能及结构是否能满足正常使用要求。
工程考虑恒载、活载、预张力及风荷载，其中膜预应力为2.5kN /m ，脊索及边索预应力20kN ，按规范进行荷载组合。
由于该工程膜面面积及结构高度较大，需考虑风吸及风压力。
对不同工况下的索膜进行荷载分析，得索膜最大应力及位移见表1，经计算满足规范要求。
表1
索、膜面最大应力及位移值
组合索最大应力/Pa 限值膜最大应力/Pa 限值膜最大位移/m 限值10.23E +091/70.143E +081/9－0.511/2420.3532416E +091/50.1474877E +081/80.791/153
0.4355251E +09
1/4
0.2589968E +08
1/5
－0.81
1/15
3钢结构部分结构分析
对下部钢结构利用SAP2000软件进行建模，荷载
分析得到的索膜支座反力反向加到下部钢结构上后进行静力分析，在不加入连接立柱的斜撑2及结构索时，位移严重超限。
对钢结构加入斜撑2及结构索后施加上部结构反力，
其中结构索采用降温法施加预应力50kN 。
在索预应力下，结构轴力如图6所示。
其余工况均基于预应力施加情况，采用非线性分析，得到各工况下的位移和轴力后，对其进行线性组合，最大位移0.02m 。
恒荷载及风吸力的构件轴力受
力见图7、图8。
在各工况下钢柱构件均处于受压状态，通过增添柱间支撑，使得钢构件利用率上升，设计校核最大利用率发生在柱脚为0.9，满足设计要求。
4结语（1）
对于索膜-钢整体结构分析可采用分部结
构分析，即将整体分为索、膜张拉结构及钢结构两部分，
将上部结构受力采用施加反力作用于钢结构后进行钢结构设计及分析。
（2）对于索膜结构需进行找形分析，由初步设
计的膜结构几何形状，计算膜内各点的几何位置，找到最合理的膜面坐标。
（3）
对于张拉整体中的钢结构部分主要承受压
力，，其性能主要由失稳控制，单纯加大钢结构截面积对结构受力性能影响不大，通过增添柱间支撑及结构索可增大其整体性。
参考文献
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方法的一种新形式［J ］
.建筑结构学报，2004，（6）：112－116.［收稿日期］2013－01－28
［作者简介］谢雅琪（1987－），女，辽宁大连人，硕士生，从事
空间结构研究。
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