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;
大跨度张弦梁的结构特点和研究课题
摘要：大跨度张弦梁结构是近十余年来快速发展和应用的一种新型大跨空间结构形式。
结构由刚度较大的抗弯构件（又称刚性构件，通常为梁、拱或桁架）和高强度的弦（又称柔性构件，通常为索）以及连接两者的撑杆组成;通过对柔性构件施加拉力，使相互连接的构件成为具有整体刚度的结构。
关键词：大跨度张弦梁张弦梁结构已经应用于若干实际工程中。
二十世纪九十年代，在日本建造了十几座类型各异的以张弦梁为主要受力结构的场馆，其中Green Dome Maebashi的平面尺寸达167×122m(2)。
1997年建成的上海浦东国际机场候机楼是我国首次将张弦梁结构应用于超大跨空间结构中，其最大跨度达8 2.6m(3)；目前在建的广州国际会展中心也在屋盖体系中采用张弦梁结构，其最大跨度达126.5m；拟建的深圳会展中心，其张弦梁结构跨度也将达124m。
张弦梁结构在我国的研究和应用尚处于初级阶段，本文拟简单介绍张弦梁结构的结构特征、成形过程和若干理论问题的研究现状，并在此基础上对需要进一步研究的课题提出建议。
张弦梁的结构特征：张弦梁结构的整体刚度贡献来自抗弯构件截面和与拉索构成的几何形体两个方面，是种介于刚性结构和柔性结构之间的半刚性结构，这种结构具有以下特征：⑴承载能力高张弦梁结构中索内施加的预应力可以控制刚性构件的弯矩大小和分布。
例如，当刚性构件为梁时，在梁跨中设一撑杆，撑杆下端与梁的两端均与索连接，在均布荷载作用下，单纯梁内弯矩; 在索内施加预应力后，通过支座和撑杆，索力将在梁内引起负弯矩。
⑵使用荷载作用下的结构变形小张弦梁结构中的刚性构件与索形成整体刚度后，这一空间受力结构的刚度就远远大于单纯刚性构件的刚度，在同样的使用荷载作用下，张弦梁结构的变形比单纯刚性构件小得多。
自平衡功能当刚性构件为拱时，将在支座处产生很大的水平推力。
索的引入可以平衡侧向力，从而减少对下部结构抗侧性能的要求，并使支座受力明确，易于设计与制作。
⑷结构稳定性强张弦梁结构在保证充分发挥索的抗拉性能的同时，由于引进了具有抗压和抗弯能力的刚性构件而使体系的刚度和形状稳定性大为增强。
第二章桁架结构ppt课件
梯屋形架桁结架 构的选型
2.3 屋架结构的选型及布置
防水 屋面防水构造决定了屋面排水坡度,进而决定屋盖
的建筑造型。 一般来说,当屋面防水材料采用粘土瓦、机制平瓦
或水泥瓦时,应选用三角形屋架、陡坡梯形屋架。当 屋面防水采用卷材防水、金属薄板防水时,应选用拱 形屋架、折线形屋架和缓坡梯形屋架。
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载有关。一般上弦受压,节间长度应小些,下弦受拉, 节间长度可大些。
屋架上弦节间长度常取 3m。 当屋盖采用有檩体 系时,则屋架上弦节间长度应与檩条间距一致。
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梯屋形架桁结架 构的选型
2.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型应考虑房屋的用途、建筑 造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材 料的供应、施工技术条件等因素,做到受力 合理、技术先进、经济适用。
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2.5 无斜腹杆屋架
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2.3 屋架结构的选型及布置
梯屋形架桁结架 构的选型
受力 从结构受力来看,抛物线状的拱式结构受力最为合
理。但拱式结构上弦为曲线,施工复杂。折线型屋架, 与抛物线弯矩图最为接近,故力学性能良好。梯形屋 架,因其既具有较好的力学性能,上下弦均为直线施工 方便,故在大中跨建筑中被广泛应用。三角形屋架与 矩形屋架力学性能较差。三角形屋架一般仅适用于中 小跨度,矩形屋架常用作托架或荷载较特殊情况下使 用。
32
2.4 立体桁架
❖ 平面屋架结构虽然有很好的平面内受力性能，但 其在平面外的刚度很小。为保证结构的整体性， 必须要设置各类支撑。支撑结构的布置要消耗很 多材料，且常常以长细比等构造要求控制，材料 强度得不到充分发挥。采用立体桁架可以避免上 述缺点。立体桁架的截面形式有矩形、正三角形 、倒角形。
张弦梁结构的研究
张弦梁结构的研究张弦梁结构由于其自身承载能力高,结构变形小,为自平衡结构,稳定性好及建筑造型灵活等优点,在国内外的大跨度结构设计中得到广泛的应用。
就张弦梁结构的国内代表工程,形式与分类,结构性能与受力特性及找形分析进行概要阐述。
标签：张弦梁结构;结构性能;受力分析;找形1 张弦梁结构在我国的代表工程从20世纪90年代后期张弦梁结构在我国工程上首次应用于上海浦东国际机场航站楼的建设到2008年奥运会国家体育馆(双向张弦空间网格屋面结构)的建成,经历了30多年的发展。
迄今为止,主要的代表工程有三个,均采用平面张弦梁结构。
1.1 上海浦东国际机场航站楼该结构工程由主楼,高架进厅和登记长廊三部分四跨组成大跨度钢屋盖结构支撑现浇混凝土多层框架结构。
主楼和高架进厅为连续三跨,屋架跨度由东向西分别为48米,80米和42米。
纵向长度为411.6米,下弦为高强度钢索的梭子形钢屋架高低搁置,低端支撑在混凝土框架大梁上,高端通过托架支撑在呈倾斜状态的钢柱上。
登机长廊跨度52米,屋架间距9米,主楼钢柱间设支撑索,长梁跨内设索群。
1.2 广州国际会展中心的屋盖结构2002年建成,该屋盖张弦梁结构的一个重要特点是其上弦采用倒三角断面的钢管立体桁架。
跨度为126.6米,纵向间距为15米,下弦拉索采用高强度低松弛冷拔镀锌钢丝。
1.3 黑龙江国际会议展览体育中心主馆屋盖结构该建筑中部由相同的35榀128米跨的预应力张弦桁架覆盖,桁架间间距为15米。
该工程张弦梁结构与广州国际会展中心的区别是拉索固定在桁架固定在桁架上弦节点,而没有固定在下弦支座处。
张弦梁的低端支座支撑在钢筋混凝土剪力墙上,高端支座下为人字形摇摆柱。
下线拉索采用冷拉镀锌钢丝。
2 张弦梁的形式与分类张弦梁主要分为平面张弦梁结构与空间张弦梁结构。
前者是指结构位于同一平面内,且以平面受力为主的结构。
该结构又可分为直梁型张弦梁,拱形张弦梁和人字形张弦梁。
直线型张弦梁是通过拉索和撑杆提供弹性支撑,从而减小上弦构件的弯矩。
张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用
张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用大跨度建筑是现代建筑领域的一个重要发展方向，随着人们对建筑空间需求的不断增加，传统的建筑结构往往无法满足大跨度建筑的要求。
而张弦梁技术作为一种新型建筑结构技术，在大跨度建筑中得到了广泛的应用。
张弦梁技术是一种多杆稳定结构体系，通过将大跨度建筑结构分为多个小跨度的梁段，然后通过张弦杆件进行拉力传递，有效地分担荷载，增加结构的稳定性和承载能力。
它具有高强度、轻质化、刚度高、变形小和施工速度快等特点，适用于各类大跨度建筑，如体育馆、展览馆、桥梁等。
首先，张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用表现在结构形式上的多样性。
传统的大跨度建筑常常采用桁架结构，而张弦梁技术可以使结构形式更加多变，可以根据建筑的功能需求和设计要求，灵活地调整张弦杆件的位置和数量，实现结构形式的个性化设计。
例如，在一些大型展览馆中，采用张弦梁技术可以实现无柱的大跨度空间，增加了展览区域的灵活性和可利用性。
其次，张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用表现在建筑材料的多样性。
传统的大跨度建筑结构需要使用大量的钢材来支撑和承载荷载，而张弦梁技术可以通过合理的结构设计和杆件布置，减少钢材的使用量。
同时，张弦杆件可以采用高强度的碳纤维复合材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
这不仅降低了建筑的自重，减少了建筑材料的消耗，还有助于实现建筑结构的绿色化和可持续发展。
此外，张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用还表现在抗震性能和防火性能的提升。
张弦梁技术能够通过合理的结构设计和加固措施，提高建筑结构的抗震性能，使大跨度建筑能够在地震等自然灾害中保持结构的完整性和稳定性。
同时，张弦杆件采用耐高温材料包覆，提高了建筑结构的防火性能，增加了建筑的安全性。
除此之外，张弦梁技术在大跨度建筑中的创新应用还体现在施工技术上的进步。
张弦梁技术可以实现预制化的制造方式，减少了施工现场的加工和焊接工作量，缩短了施工周期，提高了施工效率。
此外，张弦梁技术还可以实现模块化施工，通过模块的组装和拆解，方便了建筑的维护和改造。
张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用
张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用张弦梁结构是一种应力能够良好分布于梁结构各部分的设计方案，逐渐在大跨度建筑中得到了广泛的应用。
张弦梁结构通过合理设计和高强度材料的运用，在大跨度建筑中实现了轻量化、高度稳定性和经济性的全新突破。
本文将从技术角度探讨张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用。
首先，张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用的一大优势是轻量化。
相较于传统的钢梁结构，张弦梁结构采用轻型高强度材料，如碳纤维复合材料，使得结构整体重量得到了明显降低。
这不仅减小了结构对基础的要求，还能减少施工工程的难度和成本。
此外，轻量化的设计也使得建筑的绿色环保指标得到了极大的提升，符合低碳环保的发展趋势。
其次，张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用还在于其高度稳定性。
由于张弦梁结构具有良好的受力特性和刚性，能够使得整个建筑结构在各种外力作用下保持稳定。
大跨度建筑中相对较长的梁存在较大的自振周期，但张弦梁结构能够通过合理的设计和增加梁的刚度来抑制结构的振动，并保持足够的稳定性。
这使得张弦梁结构在抵御风荷载、地震等自然灾害的能力上具备了优势，保障了建筑的安全性。
另外，张弦梁结构在大跨度建筑中的创新应用还在于经济性。
张弦梁结构采用了预制制作和现场拼装的施工方式，大大减少了施工周期和工人的劳动强度。
此外，张弦梁结构的施工材料相较于传统建筑结构而言，成本较低，更易于获取。
因此，整体上来说，张弦梁结构不仅能够节约建筑成本，还能够提高工程的施工效率。
在大跨度建筑中，张弦梁结构的创新应用还有着多样的形式和设计。
例如，在体育馆和展览馆等场馆中，可以采用张弦梁结构来实现无柱设计，提供更大的空间和视野。
在桥梁工程中，张弦梁结构可以有效地实现大跨度桥梁的建设，减少桥梁的自重和挠度，提高整体的运载能力和承载性能。
此外，在博物馆和文化中心等文化建筑中，张弦梁结构在建筑外形上能够创造出丰富的曲线和造型，增加建筑的艺术感和吸引力。
然而，张弦梁结构在应用过程中也存在一些挑战和问题。
张弦空间结构的分析研究与创新实践_丁洁民
Study and innovative practice of spatial string structures
2 DING Jiemin1 ，WEN Jiapeng1 ， ，WU Honglei1 ，HE Zhijun1 ，ZHANG Zheng1 （ 1． The Architectural Design and Research Institute of Tongji University，Shanghai 200092 ，China； 2． Ningbo Development Planning and Research Institute，Ningbo 315000 ，China）
［56 ］
的结构体系， 使建筑艺术与结构技术完美融合， 是创 作具有持久生命力作品的途径之一
［1 ］
。 因为张弦结
自平衡特性和整体稳定性 、 主动应 构构成的合理性 、 力控制 、 变形控制功能， 以及对建筑造型极强的适应 能力等特点， 使该类刚柔并济的新型结构体系在日 趋复杂的大跨度空间建筑设计中广受欢迎
Abstract： The engineering practice manifests the application of spatial string structures． The paper introduces the modeling of complicated structures according to the spatial curvature shape，and presents the structural scheme and structural member arrangement． The nonlinear analysis is carried out to demonstrate the mechanical features，and then the paper suggests the methods for the initial pretension of the cables and the structural temperature effect． Recognizing the different arrangement of the spatial string structure，the paper changes the stiffness factors of the supporting structure in the overall analytical model to investigate the influence of the supporting structure on the vibration characteristics and seismic performance of the roof structure． The nonlinear static analysis shows that the frame system of the spatial string structure contributes to the linear stiffness，and the cables to the geometric stiffness owing to the stress stiffening subjected to large deformation． The initial tension of the cables can enhance the structural stiffness， but cannot affect the tendency of the total stiffness increment． The sliding support of the spatial string structures is set based on the structural selfbalance characteristic． It can effectively reduce the roof temperature effect． By modifying the sliding direction rationally， we can reduce the action force between the roof and the supporting structure significantly． Tracing of the structural elastoplastic development process can help to find the weakness of the structure ，and the structure collapses is due to material damage when the structure arrives at its elastoplastic ultimate capacity． The dynamic analysis shows that the vibration frequency of the roof structure should be apart from the specific horizontal vibrant frequency of the whole model ， so that the seismic effect is not magnified， then the dynamic characteristics coupling grads curve is given． The variation of the roof vertical seismic effect caused by the change of horizontal vibration of the whole structure is very small．
张弦梁结构在高速铁路桥梁工程中的创新设计及成功应用
张弦梁结构在高速铁路桥梁工程中的创新设计及成功应用随着高速铁路建设的不断推进，桥梁工程作为重要的基础设施之一，起到了承载列车和保障铁路运输安全的重要作用。
在桥梁设计中，张弦梁结构因其独特的性能和优势，受到了广泛的关注和应用。
本文将从张弦梁结构的创新设计和成功应用两个方面进行探讨。
一、张弦梁结构的创新设计张弦梁结构是一种采用张拉预应力钢绞线的桥下梁构造形式。
其设计的创新点主要体现在以下几个方面：1. 梁桥的整体设计：传统的桥梁结构多采用拱形或梁板结构，而张弦梁结构则是通过悬挂在桥墩之间的钢绞线形成整体的空间弦杆，使得整个桥梁结构在应力分布和承载能力上具有更好的优势。
通过对张弦梁结构的创新设计，可以在满足桥梁承载要求的前提下，降低结构材料的使用量，提高工程的经济性和可持续性。
2. 钢绞线的运用：钢绞线作为张弦梁结构中的主要构件，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，可以有效地增加梁桥的承载能力。
在创新设计中，可以通过改变钢绞线的布置形式和张拉力度，进一步提高张弦梁结构的承载能力和抗震性能。
同时，钢绞线还可以在一定程度上改善桥梁的自振频率，减小振动对桥梁运行的影响，提高列车行驶的舒适性。
3. 施工工艺的优化：在张弦梁结构的创新设计中，需要考虑到梁桥的施工难度和工期限制等因素。
为了解决这些问题，可以通过采用悬吊式施工、预制梁段等先进的施工工艺来优化建设过程。
这些创新的施工工艺可以降低施工的难度和风险，提高建设效率，实现桥梁工程的成功应用。
二、张弦梁结构的成功应用张弦梁结构的成功应用主要体现在以下几个方面：1. 提高了桥梁的承载能力：相比传统结构形式，张弦梁结构采用了预应力钢绞线，可以有效地增加桥梁的承载能力。
在高速铁路桥梁工程中，经过实际应用验证，张弦梁结构能够满足高速列车的加载要求，保证了铁路运输的安全和可靠性。
2. 提高了工程的经济性：张弦梁结构在设计上采用了轻量化、节约材料的原则，可以降低工程的建设成本。
张弦桁架介绍
5.极限承载力研究
研究方法： 建模：USSCAD 弹性失稳分析（特征值屈曲分析）：ABAQUS 弹塑性失稳分析：ABAQUS
5.极限承载力研究
计算 模型： 上部桁架（梁部分）：B32单元； 撑杆和拉索：T3D2单元； 支座一端铰支，一端滑动铰支。 最不利荷载组合为：恒载+吊挂荷载+雪荷载。
研究者 陈荣毅等 对象 内容 广州国际会议展览中心屋盖 矢跨比，拉索数量，预应力度等因素；比较 线性与非线性计算结果，撑杆稳定等。
李维滨等 哈尔滨会展体育中心 孔丹丹等 张弦网壳
罗尧治等 北京北站无站台雨棚
安装与胎架施工 弹塑性极限承载力分析
静力荷载分析
4.新疆国际会展中心屋盖
左右展厅标准榀：
张弦桁架结构体系：11榀主桁架，4榀纵向支撑桁架，跨度121.55m，截面高13m， 一端固定铰支，一端单向滑动。
天津 梅江会展中心
哈尔滨国际会议展览体育中心
3.研究现状
1.计算特点：张弦梁结构作为组合结构，广泛采用有限元法进行分析。 梁（或拱）——空间梁单元； 撑杆——杆元； 索——索元（柔性杆），并施加预应力。 2.通过荷载——位移全过程分析，研究结构整体的承载能力以及各因素对 结构性能的影响。 3.当前主要研究成果
张弦梁结构类型： 单向张弦梁结构,双向张弦梁结构,多向张弦梁结构， 辐射式张弦梁结构和张悬穹顶。
1.张弦梁的发展
张弦梁的其中两种来源：
预应力梁中预应力筋移至体外形成体外预应力结构
对拱设置拉索，抵消部分支座产生的推力
1.张弦梁的发展
张弦桁架组成：
2.张弦桁架的应用
上 海 浦 东 国 际 机 场 航 站 楼 广 东 国 际 会 展 中 心
大跨度张弦桁架自振特性参数分析
V〇1.43,N〇.5 (T l»i 第43卷第5 期May, 2017____________________________Sichuan Building Materials________________________2017 年5 月大跨度张弦枏架自振特性参数分析张国明1，梁令枝2，徐忠根3，陈荣毅4(1.广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州氕〇670;2.广州市建筑工程职业学校，广东广州510403;3.广州大学土木工程学院，广东广州510006;4.广州市重点公共建设项目管理办公室，广东广州510006)摘要：本文以广州会展126.6 m张弦桁架为工程背景，利 用ANSYS的Block Lanczos法，分析了张弦桁架的自振特性6针对不同的矢跨比、垂跨比、撑杆数量及布置等变化参数进行了大量分析，得出各参数对张弦桁架结构自振特性的影响规律。
关键词：大跨度;张弦桁架；自振特性;有限元分析中图分类号:TU399 文献标志码:B文章编号：1672 - 4011 (2017) 05 - 0046 - 02DOI：10. 3969/j. issn. 1672 -4011. 2017. 05. 0023〇前言张弦桁架结构[1] (Truss String Structure,简称TSS)是日 本大学M. Saitoh(斋腾公男教授）在20世纪80年代初首先 提出的，他对这种结构给出的定义％是：“用撑杆连接抗弯 受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系％根据抗压弯构 件的不同，张弦结构可分为张弦梁结构（B S S)和张弦桁架结 构(TSS)。
根据单榀的不同布置方式，张弦结构可以分为以下六类:单向张弦结构、折线型张弦梁结构、双向张弦梁结构、多 向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构、张悬穹顶。
张弦结构与 轻型屋面材料，尤其是膜材料的结合应用，可以使屋面结构 的自重大幅度降低，用钢量也随着降低，综合经济指标得到 提高。
张弦梁多层空间结构的设计与应用
张弦梁多层空间结构的设计与应用1. 引言张弦梁多层空间结构是一种基于张弦梁原理构建的多层桁架结构。
它具有较高的抗震性能、较大的跨度和空间承载能力，适用于广泛的建筑领域。
本文将探讨张弦梁多层空间结构的设计原理、应用领域和优势。
2. 设计原理张弦梁多层空间结构的设计原理基于张弦梁的力学特性。
张弦梁是指由柔性材料制成的梁，其两端拉伸后呈弦状，中间依托于张弦的张力支撑结构。
通过调整张弦梁的参数，如张弦的材料、形状和张力大小，可以实现多层空间结构的稳定和均衡。
3. 设计步骤设计张弦梁多层空间结构的步骤如下：(1) 确定设计目标：包括跨度、承载能力、抗震性能等。
(2) 建立模型：选择合适的张弦梁模型进行结构分析和设计。
(3) 设计参数：确定张弦的材料、形状、张力等参数，根据设计目标进行优化。
(4) 结构分析：使用结构分析软件进行力学分析，验证设计的稳定性和可行性。
(5) 结构优化：根据结构分析结果进行调整和优化，提升结构的性能和效率。
(6) 结构施工：根据设计结果进行施工，确保结构的安全和稳定性。
4. 应用领域张弦梁多层空间结构具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：(1) 体育馆和展览中心：张弦梁多层空间结构可以实现大跨度的覆盖，适用于体育馆、展览中心等大型建筑。
(2) 车站和机场：张弦梁多层空间结构可以实现宽敞的室内空间，适用于车站、机场等交通枢纽。
(3) 商业中心和办公楼：张弦梁多层空间结构可以实现开放的办公空间，适用于商业中心和办公楼。
(4) 公共设施和文化建筑：张弦梁多层空间结构的美观和独特性适用于公共设施和文化建筑。
(5) 住宅建筑和别墅：张弦梁多层空间结构可以实现多层住宅的设计，为人们提供舒适的居住环境。
5. 优势与挑战张弦梁多层空间结构具有以下优势：(1) 高度稳定性：张弦梁多层空间结构的张弦支撑原理使结构具有较高的稳定性和抗震性能。
(2) 大跨度设计：张弦梁多层空间结构可以实现大跨度的设计，减少了内部支撑的需求。
跨越式多向张弦梁桥
跨越式多向张弦梁桥跨越式多向张弦梁桥是一种特殊类型的桥梁设计，其结构和功能使其在跨越大距离、承受重载的情况下具有很高的稳定性和安全性。
本文将介绍跨越式多向张弦梁桥的基本原理、设计要点以及在实际工程中的应用。
跨越式多向张弦梁桥是一种采用张弦梁结构的桥梁，其特点在于能够同时跨越多个方向的水体、道路或其他障碍物。
这种桥梁的主要组成部分包括主梁、张弦、横向梁、桥面板等。
首先，我们来看一下跨越式多向张弦梁桥的基本原理。
这种桥梁设计的关键在于张弦的应用。
张弦是一根斜拉索或钢索，负责承担桥梁的主要荷载。
在跨越式多向张弦梁桥中，多个方向的张弦通过横向梁相互连接，形成一个稳定的桥梁结构。
主梁则起到支撑和传递荷载的作用，桥面板则覆盖在主梁上，供车辆和行人通行。
在设计跨越式多向张弦梁桥时，有几个关键要点需要考虑。
首先是斜拉索或钢索的选择和布置。
这些张弦必须能够承受桥梁的设计荷载，并且通过合理的布置使其均匀地分布在整个桥梁结构中。
其次是主梁的设计。
主梁的高度和强度需要根据跨越的距离和荷载条件进行合理确定，以确保桥梁的稳定性和承载能力。
此外，横向梁的设计也需要考虑桥面板支撑、横向承载和桥梁整体刚度的需求。
跨越式多向张弦梁桥在实际工程中有着广泛的应用。
它们常常用于大型交通枢纽、河流、湖泊等水域的桥梁建设。
这种桥梁设计能够大幅度减少对水体的影响，同时具有高度的承载能力和结构稳定性。
在建设过程中，可以采用预制构件技术，加快施工进度。
此外，跨越式多向张弦梁桥的美观性也是其受欢迎的原因之一。
然而，跨越式多向张弦梁桥的设计和建设也面临一些挑战和限制。
首先是造价和工期的问题。
由于桥梁结构复杂且跨度大，造价和工期通常较高。
其次是施工技术和工艺要求较高。
桥梁的施工需要使用大型机械设备和精确的施工技术，施工条件和现场环境需要充分考虑。
最后是维护和保养的问题。
长期的使用和自然环境的影响容易导致桥梁产生疲劳、腐蚀等问题，因此定期的维护和保养显得尤为重要。
大跨结构应用实例之欧阳音创编
大跨结构应用实例1、广州国际会议展览中心广州国际会议展览中心位于广州市海珠区琶洲岛，是广州市重点建设项目，首期工程用地面积48.9万m2，总建筑面积39.6万m2，共有16个面积1万m2左右的展厅，10700个标准展位，是目前世界上单体建筑面积最大的展览建筑(图4—12～图4—15)。
广州国际会议展览中心主要部分为3层建筑，包夹层共有7层。
架空层主要用作车库、展厅和设备用房，首层和四层为展厅，二层为连接各个入口和各个展厅的人行通道，三、五、六层为办公及设备用房。
首层的中部和四层的南部各有一条贯通东西的卡车通道，东西两侧各有一条从首层通向四层的卡车坡道，运送展品的集装箱车可直达各个展厅。
其技术特点如下：(1)成功解决了超长混凝土结构不设温度缝的难题广州国际会议展览中心楼盖分为10个独立的单元，按建筑要求每个单元不可设缝，其长度和宽度都超过了规范关于温度区间长度的限值，最大单元的面积达90m×163.5m。
为解决这个问题采用平面应力计算方法和有限元三维计算方法对楼盖的应力进行了仔细的分析，通过设置后浇带来减少前期温度应力的影响，通过设置预应力梁和在温度应力较大的区域增加配筋的方法来控制和抵抗温度应力。
这一做法获得成功，2002年12月建成投入使用至今，主体结构未发现肉眼可见的裂缝。
(2)巧用预应力技术，降低大柱网重荷载的混凝土楼盖的造价广州国际会议展览中心四层展厅楼面荷载重达15kN/m2，柱网为30m×30m，整个展厅的平面尺寸达86m×126.6m。
该层综合采用了有粘结预应力梁(大跨度框架主梁)、无粘结预应力梁(一级次梁)及在梁中加直线预应力筋(二级次梁及其他需要部位)等多种预应力方式。
通过精心设计预应力和非预应力钢筋的比例及预应力张拉控制值，使有效预应力的分布尽量接近理想预应力分布，因而各种材料的性能得到充分的利用，达到了既安全又经济的目的，比外方提出的设计方案节省混凝土32912m3，节省预应力钢筋2100t，降低造价约3900万元(还未包括节省的普通钢筋的造价)。
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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.