大跨度张弦梁式结构的分析_刘开国
浅析大跨度张弦梁的结构特浅析大跨度张弦梁的结构特点及其分析
刚性构件的外形有关， 刚性构件的相对刚度越大 ， 曲率半径越大， 上拱速度越 小。 兰是最 佳预 拉力的确 定在满 足结 构整体 刚度和几 何位 形的前 提下 ， 还要 考 虑其在使 用过程 中的性能 ， 尽量减少 刚性构件 在使用荷 载作用下 的应力和结 构
的变形 。 ２ ） 放样 几何的确 定 。 张弦梁结构 在成形 过程 中经历 以下几种 状态 ： ①放 样状态 ， 此时所 有构件 内力均 为０ ， 亦 称零状 态 ， 这 个状 态对应 的几何 参数 就是 工厂 加工制 作构件 的依据 ， ②位于放 样状态 和设计状 态之 间的过 渡状态 ， 对于 在临 时支架上 张拉 的张弦 梁结 构 ， 该 状态 的受力为 结构 自重和索 内预拉 ， 张弦 梁结 构设计状 态 的几何条 件一般 是给定 的 。 ３ ） 施 工方 案的选择 。 除了考虑 可 ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
浅 析 大 跨 度张 弦 梁 的 结构 特 浅 析 大 跨度 张 弦梁 的结 构特
点 及 其 分 析
张 民
（ 淮 北 市春 盛房 地产 开发 有 限公 司 安 徽 淮北 ２ ３ ５ ０ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 浅析 张弦梁 结构 应用 、 特征、 结构 形成 过程 以及 所要 研究 的重 点与 方 向。 ［ 关键词］ 大跨 度 ； 张弦 梁 ， 分析 中图 分类号 ： ＴＵ ９ ３ ＋ｌ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ ０ ５ ０ 一 Ｏ １
１引言
张弦梁结 构 已应 用多年并得 到发展 。 上世纪９ ｏ ｇ代 日 本 建造十几 座类型各
大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法
大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法一、前言大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法是一种新型的屋顶结构施工方法，具有独特的工法特点和适应范围。
本文将详细介绍该工法的工艺原理、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，以便读者全面了解和应用该工法。
二、工法特点大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法具有以下几个特点：1. 构造简洁：该工法采用轮辐式张弦梁结构，由主要构件包括轮辐、张拉臂、横榀、主梁组成，结构简洁紧凑。
2. 轻量化：该工法采用轻型材料和薄壁结构，减少了结构自重，大大提高了屋面结构的承载能力。
3. 施工周期短：该工法施工过程简单快捷，通过预制装配和现场拼装，能够大大缩短施工周期。
4. 抗风、抗震能力强：该工法采用张拉杆件，能够提高结构的刚度和稳定性，使得屋面结构具有较好的抗风和抗震能力。
5. 维护方便：该工法采用模块化设计，方便在以后的维护和改造工作中进行拆装和更换。
三、适应范围大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法适用于各类大跨度建筑物，如展览中心、运动场馆、机场候机厅等。
特别适用于需要大空间无柱支撑的建筑场所，能够满足不同建筑形式和使用功能的需求。
四、工艺原理大跨度轮辐式张弦梁屋面结构施工工法的工艺原理是通过施工工法与实际工程之间的联系，采取相应的技术措施来实现屋面结构的搭建和完善。
具体包括以下几个方面：1. 前期准备：包括工程测量、基础处理、材料准备和机具设备调配等工作。
2. 轮辐组装：将轮辐根据设计要求进行预制组装和现场拼装，确保轮辐的平整度和稳定性。
3. 张拉臂安装：将张拉臂进行安装调整，通过张拉杆件将轮辐组件和张拉臂连接起来。
4. 横榀拼装：将预制的横榀进行拼装，连接在轮辐和张拉臂之间，加强整个屋面结构的稳定性。
5. 主梁安装：将主梁进行现场拼装和安装，与轮辐和张拉臂相连接，形成整个屋面结构的框架。
6. 完善工作：包括补强连接、防腐处理、防水处理和防火处理等工作，确保屋面结构的完整性和稳定性。
多向张弦梁结构对大跨度无柱空间的实现与挑战分析
多向张弦梁结构对大跨度无柱空间的实现与挑战分析随着现代建筑设计的发展，大跨度无柱空间的建筑成为越来越多的人们所关注的焦点。
在实现大跨度无柱空间的过程中，多向张弦梁结构成为一种常用的结构形式。
本文将对多向张弦梁结构对大跨度无柱空间的实现与挑战进行分析。
1. 张弦梁结构概述张弦梁结构是一种利用张弦和斜拉索进行支撑的结构形式。
它通过张弦梁和斜拉索的相互作用来传递荷载，并实现大跨度无柱空间的构建。
张弦梁结构的特点包括结构轻巧、刚度高、建筑空间利用率高等。
2. 多向张弦梁结构的实现多向张弦梁结构是在张弦梁结构基础上进一步发展和演变而来的。
它可以通过合理的布局和设计，满足大跨度无柱空间的结构需求。
实现多向张弦梁结构需要考虑以下几个方面的问题：2.1 布局设计在多向张弦梁结构的设计中，合理的布局是关键。
通过选择适当的支点位置、张弦梁和斜拉索的数量和角度，可以实现稳定的结构和满足设计要求的大跨度无柱空间。
2.2 材料选择多向张弦梁结构需要选择适合的材料来满足结构的要求。
常见的材料包括钢材、混凝土等。
钢材具有高强度和良好的延性，适合用于承受大荷载的结构。
混凝土具有良好的耐久性和抗腐蚀性能，在一些特定情况下也可以作为多向张弦梁结构的材料选择。
2.3 荷载传递多向张弦梁结构需要考虑荷载的传递问题。
通过合理的布局和设计，荷载可以从张弦梁传递到斜拉索，再由斜拉索传递到支撑结构，最终将荷载分散到地基上。
3. 多向张弦梁结构的挑战尽管多向张弦梁结构在实现大跨度无柱空间方面具有很多优势，但也存在一些挑战和困难：3.1 结构稳定性多向张弦梁结构需要保持良好的结构稳定性。
在设计过程中需要考虑横向和纵向的扭转刚度，以及地震和风荷载对结构的影响。
3.2 斜拉索设计斜拉索的设计对于多向张弦梁结构的实现至关重要。
斜拉索的角度和张力需要精确计算和控制，以满足结构的要求，并确保结构的稳定性和安全性。
3.3 建筑施工难度多向张弦梁结构的施工相对复杂，需要考虑各个部分的协调施工和搭建。
张弦梁桥在大跨度桥梁工程中的优势
张弦梁桥在大跨度桥梁工程中的优势在大跨度桥梁工程中，张弦梁桥作为一种常见的结构形式，具有许多独特的优势。
张弦梁桥以其高度的承载能力、卓越的结构稳定性和灵活的施工方式而赢得了广泛应用。
下面将详细介绍张弦梁桥在大跨度桥梁工程中的优势。
首先，张弦梁桥具有极高的承载能力。
张弦梁作为桥梁结构的主要构件，承担着将桥面荷载传递到桥墩上的重要功能。
张弦梁桥通过合理的结构设计和材料选择，能够有效地分布和传递荷载，使得整座桥梁得以稳定地承受重大荷载的挑战。
因此，张弦梁桥常被选用在跨度较大、需要超高承载能力的大跨度桥梁工程中。
其次，张弦梁桥具有优异的结构稳定性。
张弦梁的梁体可以通过预应力和预制做到在车辆和行人负荷的影响下保持平稳和稳定。
弦材可以通过预应力张紧，使得桥梁结构更加坚固和稳定，避免桥梁受到荷载作用而产生变形和振动。
此外，张弦梁桥还能够通过增加横向刚度和阻尼来提高结构的稳定性，使其能够应对突发的外力和自然灾害。
第三，张弦梁桥具有灵活的施工方式。
张弦梁桥的结构设计和施工可以根据现场具体情况进行调整，因而能够适应不同地形和环境的要求。
桥梁的制造可以在工厂进行，减少了现场施工的工作量和时间，并且质量更容易得到控制。
在实际施工中，张弦梁桥还可以通过现代化的施工技术，如跨海快建技术和模块化施工技术，来进一步提高施工效率和质量，降低施工风险和成本。
综上所述，张弦梁桥在大跨度桥梁工程中具有明显的优势。
其高度的承载能力、卓越的结构稳定性和灵活的施工方式使其成为大跨度桥梁工程的理想选择。
通过进一步研究和创新，我们可以进一步提高张弦梁桥的性能，为大跨度桥梁工程提供更加可靠、安全和经济的解决方案。
大跨度张弦梁结构施工方法研究的开题报告
大跨度张弦梁结构施工方法研究的开题报告开题报告：一、选题背景大跨度张弦梁结构是现代桥梁工程中常用的结构形式之一，具有结构轻巧、抗震性能好、成本低等优点，因此被广泛应用于桥梁、大型建筑等工程领域。
但是，该结构的复杂构造及施工难度，给工程施工带来了较高的风险和技术挑战。
因此，研究大跨度张弦梁结构施工方法具有重要意义。
二、研究目的本文旨在通过研究大跨度张弦梁结构的施工方法，探索如何提高施工效率，降低工程成本，同时确保工程安全和质量。
三、研究内容1.大跨度张弦梁结构的施工原理和工艺流程2.大跨度张弦梁结构施工中常见的质量问题及原因分析3.大跨度张弦梁结构施工中常见的安全问题及预防措施4.大跨度张弦梁结构施工中经典的案例剖析四、研究方法1.文献资料法：全面收集相关文献资料，了解大跨度张弦梁结构的施工原理和工艺流程，以及施工中出现的常见问题及解决方法；2.现场观察法：实地走访大跨度张弦梁结构工程现场，观察施工过程中的情况，收集现场数据，并了解工程实际情况；3.问题对策法：针对施工中出现的常见问题，提出解决方法和对策，并进行综合评估；4.案例分析法：选取经典的大跨度张弦梁结构工程案例，进行分析比较，总结经验，探索有效的施工方法。
五、研究预期成果1.掌握大跨度张弦梁结构的施工原理和工艺流程；2.了解大跨度张弦梁结构施工中常见问题及其解决方法；3.提出大跨度张弦梁结构施工中重要的安全预防措施；4.总结大跨度张弦梁结构施工经验，为类似工程提供参考。
六、论文结构第一章：绪论分析选题背景、研究目的和意义，阐述研究方法及研究预期成果。
第二章：大跨度张弦梁结构的施工原理和工艺流程介绍大跨度张弦梁结构的施工特点、施工过程、工艺要求等。
第三章：大跨度张弦梁结构施工中的质量问题及对策根据实际情况，对大跨度张弦梁结构施工中常见的质量问题进行分析，提出有效的对策。
第四章：大跨度张弦梁结构施工中的安全问题及预防措施分析大跨度张弦梁结构施工过程中的安全隐患，提出相应的预防措施。
多向张弦梁结构在桥梁工程中的实践与效果分析
多向张弦梁结构在桥梁工程中的实践与效果分析张弦梁是一种常用的桥梁结构形式，其设计和施工在桥梁工程中得到广泛应用。
本文将从实践和效果两个方面对多向张弦梁结构进行分析和探讨。
首先，我们来了解一下多向张弦梁结构的特点和优势。
多向张弦梁结构是一种由多根导杆组成的桥梁结构，通过张拉杆件的作用，将桥面板拉伸成为整体，形成一个坚固的桥梁结构。
相对于传统的梁式桥，多向张弦梁具有以下几个优势：1. 经济高效：多向张弦梁结构具有较高的强度和刚度，可以减少材料使用量，降低桥梁自重，从而降低了建设成本。
2. 跨度大：多向张弦梁结构可以实现跨度大、塔高低的设计，适合应用于大跨度桥梁工程。
3. 抗震性好：多向张弦梁结构的各个导杆相互作用，形成了一种抗震协同效应，能够有效抵抗地震力的作用。
4. 施工方便：多向张弦梁结构的施工相对简便，可以采用预制构件进行加工和调试，然后再进行现场组装。
以上是多向张弦梁结构的一些优势，接下来我们将从实际工程案例中分析其实践效果。
首先，我们来看一个典型的案例，国家地震局北川特大地震工程防震加固项目。
在这个项目中，多向张弦梁结构被应用于跨越阿坝河的主桥设计中。
该桥梁采用了3根正张杆和3根反张杆，通过对各根张杆的力学模型分析和计算，确保了整座桥梁的稳定性和安全性。
在2008年5.12汶川地震发生后，这座桥梁经受住了地震的考验，未发生破坏，验证了多向张弦梁结构的抗震性能。
另一个案例是湖南省郴州市粤湖大桥工程。
该桥是一座跨越湘江的大跨度桥梁，采用多向张弦梁结构设计。
这座桥从设计、施工到投入使用，都展现了多向张弦梁结构的良好实践效果。
经过多次负荷测试和安全评估，该桥梁在使用过程中表现出良好的刚度和稳定性，为周边地区的交通发展提供了可靠的保障。
多向张弦梁在桥梁工程中的实践效果表明，这种结构形式具有较好的自重与自振频率之比，对降低桥梁振动起到了积极的作用。
而且，多向张弦梁结构的构造简单，工期短，可以减少施工难度和工程成本。
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。
多向张弦梁结构在大跨度建筑中的设计与应用
多向张弦梁结构在大跨度建筑中的设计与应用一、引言大跨度建筑是指跨度大于100米的建筑物，具有独特的设计和结构挑战。
在设计大跨度建筑时，需要考虑结构的稳定性、承载能力、抗震性能等多个因素。
其中，多向张弦梁结构作为一种常用的设计方案，被广泛应用于大跨度建筑中。
二、多向张弦梁结构的基本原理多向张弦梁结构是一种通过张引力使屈曲长度减小的结构，有效地减小了结构产生塑性变形的可能性，提高了结构的承载能力和稳定性。
它可以通过构建一系列的张弦梁，在不同的方向上分担荷载，并形成一个稳定的整体结构。
三、多向张弦梁结构的设计考虑因素1. 跨度确定：在设计多向张弦梁结构时，需要根据建筑物的功能和使用要求确定跨度大小。
较大的跨度对多向张弦梁结构的设计和施工提出了更高的要求。
2. 材料选择：多向张弦梁结构的材料选择需要考虑材料的强度、韧性和耐久性等因素。
一般而言，常用的材料包括钢材和混凝土等。
3. 组件设计：多向张弦梁结构的每个组件都需要精确计算和设计，以确保结构的稳定性和安全性。
设计中需要考虑各个组件的连接方式、受力情况以及应力分布等。
四、多向张弦梁结构的应用案例1. 鸟巢体育场：位于北京的鸟巢体育场是一座具有代表性的大跨度建筑，采用了多向张弦梁结构。
通过合理的设计与施工，实现了跨度达到300米以上的建筑结构。
2. 迪拜城市塔：迪拜城市塔是一座高耸的摩天大楼，采用了多向张弦梁结构。
通过张引力的作用，使得结构更加坚固，并能抵抗地震等自然灾害。
3. 日本大阪站：日本大阪站是一座具有创新设计的大跨度建筑，采用了多向张弦梁结构。
结构设计兼顾了强度和美观的要求，为城市增添了独特的景观。
五、多向张弦梁结构的优势和局限性1. 优势：(1) 较大的跨度：多向张弦梁结构能够实现较大的跨度设计，满足大跨度建筑的需求。
(2) 高承载能力：多向张弦梁结构通过分担荷载，提高了结构的承载能力。
(3) 抗震性能强：多向张弦梁结构能够提供良好的抗震性能，保证建筑物的安全性。
采用多向张弦梁结构的大跨度桥梁设计技术
采用多向张弦梁结构的大跨度桥梁设计技术大跨度桥梁是现代城市发展进程中必不可少的交通基础设施之一，随着城市化进程的加速，对于大跨度桥梁设计技术的需求也日益增加。
在大跨度桥梁的设计中，采用多向张弦梁结构能够有效地提高桥梁的承载能力，增强抗震性能，并减少桥梁自重。
在大跨度桥梁的设计中，多向张弦梁结构是一种常用的结构形式。
它是由一组主梁和多个倾斜的张弦组成的，通过张弦的张拉力传递桥梁的荷载。
多向张弦梁结构能够充分利用张弦的受拉性能，使桥梁具有较高的承载能力。
同时，多向张弦梁结构还能够增强桥梁的抗震性能，因为张弦能够分担地震作用引起的桥梁变形和反力。
在进行大跨度桥梁设计时，有几个关键的方面需要考虑。
首先，需要确定桥梁的跨度大小和布置形式。
大跨度桥梁的跨度可以根据实际需要进行确定，通常可以通过地形地貌、交通需求和施工条件等因素综合考虑，选择最适合的跨度。
在多向张弦梁结构中，桥梁的布置形式应考虑主梁和张弦的布置位置，以及其相互之间的关系。
其次，需要进行桥梁的结构分析和计算。
在大跨度桥梁设计中，结构分析和计算是必不可少的环节。
通过有限元分析等方法，可以评估桥梁在不同工况下的应力变形情况，并进行结构安全评估。
在多向张弦梁结构中，需要确定主梁和张弦的截面形状和尺寸，以及张弦的张拉力大小，来满足结构的承载能力要求。
另外，大跨度桥梁的抗震性能也是设计中需要重视的方面。
抗震性能是指桥梁在地震作用下的变形和反力大小。
采用多向张弦梁结构可以提高桥梁的抗震性能，因为张弦能够吸收并分担地震作用引起的力和变形。
在设计过程中，需要进行地震响应分析，根据地震参数和桥梁的结构特性，来评估桥梁的抗震性能，并进行相应的优化。
此外，大跨度桥梁的自重也是需要考虑的因素之一。
自重是指桥梁自身的重量，对于大跨度桥梁来说，自重可能会影响桥梁的承载能力。
采用多向张弦梁结构可以减少桥梁的自重，因为张弦能够分担部分桥梁的自重。
在设计中，需要合理选择张弦的数量、张拉力大小和主梁的截面形状和尺寸，以减少桥梁的自重。
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大跨钢结构动力特性大跨钢结构动力特性分析文摘：针对某大跨度张力弦梁钢结构工程，建立了考虑楼板弹性变形、钢屋盖构件偏心相交和上弦钢梁质心主轴变化的高精度有限元空间质点系统计算模型。
采用blocklanczos求解技术进行了模态分析和单点加速度反应谱分析。
通过自振周期、振型、模态系数等有效质量的比较，表明该工程的结构方案是合理的。
每个阶的模式主要是平移的。
通过调整支承构件，可以减少扭转分量，满足设计要求。
在只考虑低阶振型参与的情况下，将纯钢屋盖计算模型视为整个结构的简化计算模型。
大跨度钢结构采用模态分解反应谱法时，一些高阶模态是不可忽略的关键词：钢结构，张弦粱，动力特性，反应谱，模态分析一、工程概况多功能展厅是一种多功能结构，如体育场和会议厅。
随着工程实践的发展，大跨度钢结构在计算、试验、设计、施工等方面积累了一定的研究成果和实践经验。
上海某航站楼二期工程主楼全长414m，宽217.596m。
沿停机坪长度将其分为五个独立的结构区a~e。
建筑高度为40.00米。
下部混凝土主体结构为地上两层，层高分别为5.6m和8m。
屋面采用三跨连续多支点支承大跨度张弦钢结构。
跨度分别为64M、89m和64M，两端悬挑7.7m。
张弦梁之间的间距为9m。
作为地标性建筑，屋顶结构在追求统一的过程中灵活多变。
屋顶结构的形状是对称的。
同时，为了适应建筑功能的多样性和自身结构的受力规律，结构布局并不完全对称。
张弦梁的支撑高度不同“在刚性Y形钢柱或楼板混凝土梁上。
Y形钢柱与下部混凝土柱直接连接。
上弦钢梁为光滑弧形连续变截面箱梁，在从每个跨度的支座到跨度中间的过渡处从一个分支分叉到两个分支。
考虑到大型复杂的结构特别是与普通的多层钢结构和混凝土结构相比，它具有重量轻、阻尼小、灵活性大等优点，因此我们应该更好地了解其结构的动力特性，掌握结构的动力响应，使结构适应复杂多变的工作环境。
高精度的结构动力特性分析是研究结构在水平和竖向动力荷载作用下响应的基础。
对大跨度张弦梁结构特点的研究
对大跨度张弦梁结构特点的研究摘要：在现代科技不断进步的情况下，我国的工程建筑技术也得到了突飞猛进的发展，大跨度张弦梁技术的运用得到了很好的印证。
张弦梁结构是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系，是由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中的一个比较成功的创造。
本文通过对张弦梁结构的特征、设计及出现的问题的论述。
总结出一些经验供大家参考。
关键词：张弦梁结构;特征;问题;1.张弦梁的结构特征张弦梁结构的整体刚度贡献来自两个方面，抗弯构件截面和与拉索构成的几何形体，其是种介于刚性结构和柔性结构之间的半刚性结构。
它具有以下特征：1.1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。
1.2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。
1.3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，比较容易设计与制作。
1.4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。
同时，若适当调整索、撑杆和刚性构件的相对位置，可保证张弦梁结构整体稳定性。
1.5建筑造型适应性强。
张弦梁结构中刚性构件的外形可以根据建筑功能和美观要求进行自由选择，而结构的受力特性不会受到影响。
1.6制作、运输、施工方便。
与网壳、网架等空间结构相比，张弦梁结构的构件和节点的种类、数量大大减少，这将极大地方便该类结构的制作、运输和施工。
此外，通过控制钢索的张拉力还可以消除部分施工误差，提高施工质量。
2.张弦梁结构的施工2.1张弦梁结构中索内预拉力的施加方法2.1.1花篮螺丝调节法是通过调节索在两个固定点间的长度来施加预拉力，一般用于施加较小预拉力的张弦梁结构。
长沙国际会展中心大跨度张弦梁的设计与研究
上凸式张弦梁
中平式张弦梁
下凹式张弦梁
张弦 梁立 面图
轴力 图
弯矩 图
注：内力图均为同一比例。
丌同形态张弦梁的上弦内力和拉索轴力发化小于5%，内力分布相似。
3、关键问题的研究
3.1 张弦梁形态思考——变形
张弦梁发形（竖向荷载作用下，撑杆高度相同）
上凸式张弦梁
中平式张弦梁
下凹式张弦梁
张弦 梁立 面图
撑杆上端最大弯矩 保守叏值 （kN*m） （kN*m）
600
998
1088
600
1268
1369
P-△效应附加弯矩
分 析 模 型
3、关键问题的研究
撑杆上端节点弹塑性有限元分析
达到极限承载力时应力分布图 （撑杆上端弯矩1268kN*m）
节点弹塑性分析荷载-位移曲线
破坏时节点发形图
破坏模式：叐拉侧耳板被拉坏，销孔被拉大。
3、关键问题的研究
3.2 张弦梁平面外稳定性研究——构造
保证张弦梁平面外稳定的两道防线——第二道防线：平面外稳定措施
次梁间距——屈曲因子发化曲线
上弦平面外弯扭失稳
上弦多波失稳
3、关键问题的研究
3.2 张弦梁平面外稳定性研究——构造 保证张弦梁平面外稳定的两道防线—— 第一道防线：撑杆上端节点构造
两个板铰
撑杆采用开洞H型钢
张弦梁面内方向可转动 张弦梁面外方向可抗弯
满足建筑室内观感要求
M
3、关键问题的研究
3.2 张弦梁平面外稳定性研究——构造 撑杆上端节点力学计算
有限元分析（ABAQUS）
平面外稳定性
构造
第一道防线：撑杆上端节点构造 第二道防线：平面外稳定措施
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。
大跨度张弦梁的结构特点和研究课题
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
大跨度张弦梁的结Βιβλιοθήκη 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GreenDomeMaebashi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82.6m（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。
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。
张弦梁结构的优势与局限性分析
张弦梁结构的优势与局限性分析张弦梁结构是一种常见的结构形式，常用于桥梁、大跨度建筑等领域。
它由上张弦、下张弦和纵向桁架组成，具有一定的优势和局限性。
本文将对张弦梁结构的优势和局限性进行分析。
一、张弦梁结构的优势1. 抗弯性能优秀：张弦梁结构采用了张弦和纵向桁架的组合，使其具有优异的抗弯性能。
上张弦和下张弦承担梁的作用，纵向桁架则增加了梁的刚度和稳定性，使得结构能够承受较大的荷载。
2. 大跨度优势：张弦梁结构适用于大跨度的建筑和桥梁，可以实现跨度较大的设计。
其结构形式可以提供足够的支撑力和刚度，使得跨度更大，极大地提高了设计的灵活性和可塑性。
3. 施工便利：张弦梁结构采用了模块化设计，构件制作和安装比较简单。
梁体一般可在工厂预制，然后进行现场组装，减少了施工周期和风险。
4. 美观性强：张弦梁结构具有简洁明快的外观形式，线条流畅，造型美观。
其设计多样性可以满足不同场景的需求，使得建筑物具有艺术性和视觉冲击力。
二、张弦梁结构的局限性1. 构件制作要求高：张弦梁结构的构件制作需要较高的工艺技术和设备，尤其是大跨度的张弦梁结构。
该结构中的梁体和张弦需要满足一定的尺寸和形状要求，对制作工艺和材料的选择提出了较高的要求。
2. 非均匀荷载下的应力分布：张弦梁结构在承受非均匀荷载时，容易出现应力集中的问题。
由于纵向桁架的构造特点和梁体中上下张弦的抗弯性能差异，使得在非均匀加载情况下应力分布不均匀，可能影响结构的稳定性和安全性。
3. 维护成本较高：张弦梁结构具有较高的设计复杂性，施工完成后，维护成本也相应较高。
跨度较大的张弦梁结构需要定期检查和维修，以确保其稳定性和安全性，这也增加了后期的运营费用。
4. 空间利用率较低：由于张弦梁结构的特点和形式限制，其内部空间利用率相对较低。
梁体和张弦的布置可能占用一定的空间，限制了内部空间的有效利用，降低了建筑物的功能性。
综上所述，张弦梁结构具有抗弯性能优秀、大跨度优势、施工便利和美观性强等优点。
张弦梁结构在大跨度体育场馆中的应用与效果评价
张弦梁结构在大跨度体育场馆中的应用与效果评价引言：体育场馆作为大型公共建筑，对于结构设计来说有着很高的要求。
其中，张弦梁结构作为一种被广泛应用的结构形式，在大跨度体育场馆中有着诸多优势。
本文将探讨张弦梁结构在大跨度体育场馆中的应用，并对其效果进行评价。
1. 张弦梁结构的特点张弦梁结构是一种将主梁通过张紧的钢索连接而形成的梁体结构。
其特点如下：1.1. 大跨度：张弦梁结构可以实现大跨度的设计，使得体育场馆能够容纳更多观众和提供更大的活动空间。
1.2. 轻量化：由于梁体结构中使用的钢索较轻，通过对称布置可以减小梁体的自重，有效减小结构荷载，提高整体结构的抗震性能。
1.3. 灵活性：张弦梁结构可适应多种体育场馆形态的需求，可以实现灵活的空间布局和多样化的座椅设施安排。
2. 张弦梁结构在大跨度体育场馆中的应用2.1. 大跨火车站体育场大跨火车站体育场是实际应用了张弦梁结构的一个成功案例。
在该体育场中，张弦梁结构被用于支撑巨大的悬索屋盖，使得体育场能够容纳更多观众，并且具备良好的视野和声学效果。
2.2. 奥运体育场奥运体育场也是一个典型的应用案例。
张弦梁结构被用于支撑悬浮屋盖，使得观众无论在哪个位置都能够享受良好的视线。
此外，张弦梁结构的灵活性也使得奥运体育场能够轻松变换场地布局，满足不同比赛项目的需求。
3. 张弦梁结构的效果评价3.1. 视野效果由于张弦梁结构的特殊设计形式，使得观众无论在哪个位置都能够享受到良好的视野效果。
这对于体育赛事的观看体验至关重要，可以提升观众的满意度。
3.2. 声学效果张弦梁结构能够通过声学吸声材料的铺设，实现良好的声学效果。
这对于体育场馆来说尤为重要，能够减少空间的噪音反射，提高赛事及演出的声音传播效果，增强观众的听觉享受。
3.3. 空间灵活性张弦梁结构的灵活性使得大跨度体育场馆能够适应不同比赛项目的需求，可以轻松进行场地布局的变换。
这为体育赛事的举办提供了便利，并且能够满足多样化的活动需求。
新型多向张弦梁结构在大跨度体育场馆设计中的应用
新型多向张弦梁结构在大跨度体育场馆设计中的应用近年来，随着体育事业的不断发展，人们对于体育场馆的要求也越来越高。
尤其是在大跨度体育场馆的设计中，如何保证体育场馆的稳定性和舒适性成为了一个重要的问题。
而新型多向张弦梁结构的应用在大跨度体育场馆设计中提供了一种有效的解决方案。
新型多向张弦梁结构是一种采用钢管和钢索构成的创新结构形式。
相比传统的梁柱结构，它具有自重轻、抗震性能好以及可塑性等优势。
这种结构在大跨度体育场馆的设计中得到了广泛的应用，可以帮助设计师克服传统结构所面临的许多挑战，并提供更好的设计方案。
首先，新型多向张弦梁结构在大跨度体育场馆设计中具有自重轻的特点。
由于采用了轻质材料和合理的结构形式，这种结构相比传统的梁柱结构来说，重量更轻，对于整体体育场馆的自重负荷影响较小。
这不仅可以减轻结构对地基的负荷要求，还可以降低建筑物的整体成本。
同时，轻质结构形式还可以减少了施工过程中对于大型起重设备的需求，提高了施工效率。
其次，新型多向张弦梁结构在大跨度体育场馆设计中具有良好的抗震性能。
体育场馆作为人口密集区域的公共场所，其承载能力和安全性是非常重要的。
新型多向张弦梁结构采用钢管和钢索相结合的形式，能够在地震等自然灾害发生时提供更好的抗震承载能力。
通过合理的设计和布局，可以提高体育场馆的整体稳定性，确保观众和运动员的安全。
此外，新型多向张弦梁结构还具有较好的可塑性。
传统的梁柱结构固定，变形不易，难以应对大跨度体育场馆设计中的变化要求。
而新型多向张弦梁结构采用柔性的材料和构造形式，可以在保证结构稳定性的前提下，适应不同的设计需求。
它能够根据体育场馆的使用要求灵活调整结构形态，以满足不同类型的体育赛事需求，提供更好的观赛体验。
综上所述，新型多向张弦梁结构在大跨度体育场馆设计中有着重要的应用价值。
它的自重轻、抗震性能好、可塑性强等特点，为大跨度体育场馆的设计提供了更好的解决方案。
然而，在实际应用中还需要注意一些问题，如合理的结构设计、材料的选择和施工工艺的控制等。
多向张弦梁结构在大型跨海跨江工程中的应用
多向张弦梁结构在大型跨海跨江工程中的应用张弦梁结构是一种常用的桥梁结构形式，常被用于大型跨海跨江工程中。
它由上弦材料构成的曲线形弯曲鞍面与下弦材料构成的平直直线桥面板组成，通过特定的设置和分布在曲线面上的索杆、杆端模板等锚索组件相互作用，形成一个稳定、刚性和负荷传递的整体结构。
张弦梁结构具有一系列的优点，包括建造成本相对低廉、施工过程较简单、设计灵活性较强、动、静力性能良好等。
在大型跨海跨江工程中，张弦梁结构的应用非常广泛。
首先，张弦梁结构的桥梁跨度可以相对较大，可以轻松实现几百米甚至上千米的跨越，适应了大型跨海跨江的需求。
其次，张弦梁结构的设计灵活性很高，可以根据具体情况进行调整和优化，以适应不同地理环境和工程要求。
例如，在强风和海浪等恶劣环境下，可以设计更加坚固的张弦梁结构，以确保桥梁的安全可靠性。
此外，张弦梁结构的建造成本相对较低，施工过程相对简单。
相较于其他桥梁结构，张弦梁结构不需要复杂的支撑系统，减少了施工的难度和时间。
这对于大型跨海跨江工程来说，是非常重要的优势，可以缩短施工周期，减少工程成本，并尽快投入使用。
此外，张弦梁结构在动、静力性能方面表现良好。
由于张弦梁结构采用了弧线和索力的设计，具有较好的刚性和抗震能力。
在大型跨海跨江工程中，抗风、抗浪、抗震等特性非常重要，而张弦梁结构正好满足了这些需求。
它可以承受来自水流、风力等自然力的冲击，保证了桥梁的牢固稳定，减少了安全隐患。
然而，在应用张弦梁结构时还存在一些挑战。
首先，大型跨海跨江工程的设计和施工需要充分考虑地理环境、水文情况、风力水平等因素，以确保结构的安全性和可靠性。
其次，张弦梁结构的维护周期和成本也需要得到重视。
由于大型跨海跨江工程处于恶劣的自然环境中，桥梁的维护需要耗费大量的人力、物力和财力。
综上所述，多向张弦梁结构在大型跨海跨江工程中的应用具有显著的优势。
其相对低廉的建造成本、施工过程的简单性、灵活的设计、良好的动、静力性能等特点，使其成为大型跨海跨江工程中的理想选择。
基于多向张弦梁结构的大跨度屋盖设计案例分析
基于多向张弦梁结构的大跨度屋盖设计案例分析一、引言大跨度屋盖结构的设计对于建筑物的稳定性和安全性至关重要。
多向张弦梁结构是一种常用于大跨度屋盖设计的结构形式，它能够有效地分担荷载和抵抗外部力的作用，同时具备较好的结构性能和施工经济性。
本文将通过分析一个实际的大跨度屋盖设计案例，探讨多向张弦梁结构的设计原理和关键技术。
二、案例背景本设计案例是一座体育馆的大跨度屋盖设计，建筑面积约为10000平方米，跨度达到了60米。
考虑到体育馆需要同时容纳大量观众和承载各类体育活动的要求，设计师选择了多向张弦梁结构作为屋盖的支撑形式。
该结构既能满足建筑物安全稳定的要求，又能提供良好的空间灵活性。
三、多向张弦梁结构的工作原理多向张弦梁结构是由多个张弦梁构成的空间网格系统。
它通过悬挂在上部支撑结构上的张弦梁传递荷载，实现荷载的分担和传递，同时使荷载得到均衡和合理分配。
多向张弦梁结构具有较好的刚度和强度，能够有效地抵御各种荷载，是一种适用于大跨度屋盖设计的有效方案。
四、多向张弦梁结构的设计要点1. 张弦梁的选择：根据屋盖的荷载特点和空间布置，选择合适的张弦梁类型和尺寸。
一般常用的张弦梁有钢结构和混凝土结构，结构的选择应根据项目需求和经济性进行权衡。
2. 空间结构布置：根据屋盖的功能和使用要求，合理安排张弦梁的布置和数量。
空间网格结构应具备足够的刚度和稳定性，以满足屋盖的荷载要求。
3. 连接节点设计：连接节点是多向张弦梁结构的关键部分，应选用适当的节点形式和连接方式。
节点的设计应考虑到结构的刚度和强度，保证连接的可靠性和稳定性。
4. 构件材料的选择：根据结构的荷载和使用要求，选择合适的材料。
常用的构件材料包括钢材、混凝土以及维护材料等，应根据项目实际情况进行合理选择。
五、实际设计案例分析在本案例中，设计师采用了钢结构的多向张弦梁结构。
通过对建筑物的结构计算和结构分析，确定了张弦梁的种类、尺寸以及布置方式。
同时，根据荷载要求和空间布置，设计了合理的连接节点，并选用了相应的连接方式和节点材料。
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2 结构形式
张弦梁式结构系由上弦拱、 下弦索及撑杆组合而成的新型大跨度杂交结构 ,它通过张拉下 弦索两端的拉力来平衡上弦拱产生的外推力 ,一刚一柔 , 形成力学上的美 。 其中上弦拱为压弯 杆件 ,下弦索为受拉杆件 ,撑杆为受压杆件 (假定无轴向变位 )。 张弦梁为膜屋面的支撑结构 , 具 有自重轻、透光性好、节约能源、 降低使用费用 , 以及造型新颖美观等优点 。 在国外张弦梁式结 构的跨度已达到一百多米以上的大跨度。 我国上海浦东国际机场候机楼采用了这种结构 , 它的上弦拱采用箱型钢管 ,下弦索采用高
2 8f 1 c x 及 M1 = - E1 I 1 c w 1 sin c x N 1 = - E1 A1 cu 1 + 2 w 1 si n l l l l l ( 1)下弦索大垂度时:
( 12)
将式 ( 9) ( 10)代入式 ( 6)得: ΔH = 及 式中 F 1= - 1 + 2E2 A2 ( F 1u 1 + F2 w 1 ) 16f 2 2 1+ l 2 3l H= H 0+ Δ H ( 13)
5 算 例
本算例有些尺寸是参考上海浦东国际机场候机楼的张弦梁拟定的 , 并不是工程实例。 例 张弦梁式结构如图 1所示 ,跨度为 80m, 上下弦均为抛物线形。 上弦拱 : f 1 = 5. 0m, A1 = 347cm , I 1 = 1. 758 × 10 cm ; 下弦索 : f 2= 6. 0m, A2 = 47. 23cm ; E 1= E2 = 18500kN /cm , H 0 = 500kN ,自重 q0 = 7. 0kN /m , 活荷载 q= 30. 0kN /m。 解 : 本例按大垂度情况计算 。 由式 ( a ) H0 = 7 × 802 = 509kN, 取 500kN。 8( 5. 0 + 6. 0)
2
∫
1 2
0 2
l
E1 A1
du - k1 w dx
2
+ E1 I1
d2 w 2 dx
2
dx
( 3)
下弦索: 悬索的应变 X 2 与位移 w 及 u 的关系为 ds - ds0 1 X 2 = ≈ ds0 dy 1+ dx
du dy + dx dx
dw + dx
1 dw 2 dx
2
( 4)
式中 , ds 及 ds0 为在荷载态及初始态下索微元的弧长。 ( 1)当悬索为大垂度时 , w 与 y 相比是微小的量 , 时 X 2 = 1+ 40 1 dy dx
∫E A Xsecθdx
0 2 2 2 0
l
( 6)
可求出 Δ H , 其中 A 2 为索的截面面积 。 悬索的应变能 : U2 = 式中
∫[ H +
0 0
l
1 Δ H ]X 2 sec θ 0 dx 2 1+ dy dx
2
( 7)
sec θ 0 =
H 0 为索的初始预应力值。 2 ds0 dy ( 2)当悬索为小垂度时 , d x ≈ 1, 可略去 d x 项 ,此时 du + d y d w + 1 dw X 2 = dx dx d x 2 dx 索的内力增量 两边对 dx 积分得 ΔH = 悬索的应变能 : U2 = E2 A2 l Δ H = E 2 A 2X 2
2 E2 A 2c 16f 2 4E1 A1 f 1c 32E2 A2 f 2 2ql u1 u 1 w1 = H0 2 2 2 l c l l c c l 2 E 2 A 2c w2 1+ 2 2l
( 15a )
4E 1 A1 f 1c 32E2 A2 f 2 w1 + 2 2 l c l
2 E 1 A 1c 4E 2 A 2 u1 = 2 H0 + 2l l
2 E2 A2 16f 2 c - 2u 1 + w1 + w2 1 l c l 4l 2 E1 A1c 4E 2 A 2 F 2 1 u1 = - 2F1 H 0 + 2l s
s=
1 +
16f 2 l 3l 2
2
( 13a )
由式 ( 9) ( 10)代入式 ( 7a )得 : 2 E2 A2 16f 2 w 1 c U2 = H0 + - 2u 1 + + w2 1 2l c l 4l 由势能驻值原理: U = 0, U = 0 得: w1 u1
2
dw dx
2
可以略去 , 而 dw dx
ds0 ≠ 1不能略去 , 此 dx ( 4a )
du dy + dx dx
2001年
空 间 结 构
2 ΔN = E 2 A 2X Δ N = Δ H sec θ 0 及 ds0= sec θ 0 dx
第 2期
索的内力增量 而 由
( 5)
∫
l
Δ H sec2θ 0 dx = 0
式中 , q0 为结构的自重 , f 1 与 f 2 分别为上弦拱与下弦索的中央矢高 , l 为结构的跨度。 下弦索是否进行超张拉 , 这要根据张弦梁式结构预起拱的需要而定 , 但一般应使下弦索保 留一定的张力储备 。
3 应变与应变能
张弦梁式结构的计算图形 , 如图 1所示 。
图 1
上弦拱: N 1 = E 1 A 1X 1 M 1= E 1 I 1 X 1= du - k 1w dx d2 w dx 2 ( 1) ( 2)
(下转第 53 页 ) 43
2001年
空 间 结 构
第 2期
桁架梁的各杆件。 参 考 文 献
wdx
如图 1所示 , 设张弦梁式结构的初始态为 上弦拱 : y 1 = - 4f 1 下弦索 : y 2 = 4f 2 在荷载态下 , 张弦梁式结构的位移函数为 w= E wn si n nc x l ( 10) x l 1x l ( 9)
x 1- x l l
nc x u= E un cos l n= 1 、3 、5 …
- 2u 1 +
2 16f 2 c 2 w1+ w1 c l 4l
( 14a )
42
2001年
空 间 结 构
第 2期
E 2 A 2c 3 12E 2 A 2 f 2c 2 w1+ w1 + 8l3 l3 + -
4
4 2 32E 1 A 1 f 2 1 E 1 I 1c 256E 2 A 2 f 2 2 c H0 + + + w1 3 3 2 3 l 2l cl 2l
41
2001年
刘开国 : 大 跨度张弦梁式结构的分析
第 2期
上弦拱的 将式 ( 10)代入式 ( 3)求得: U1 = 进而由式 ( 1)得:
k1 =
d 2 y 8f 1 = 2 dx 2 l ( 11)
2 4 E 1 A1 c 16 c f1 64f 2 1 E1 I 1c 2 2 1+ 1w1+ w2 1 u 2 u 3 w1 + 3 4 l 4l l l
第 7 卷第 2 期 2001年 6月 [文章编号 ]1006-6578( 2001) 020039-06
空 间 结 构 SP A T IA L ST RU C T U RES
V ol . 7 N o. 2 Jun. 2001
大跨度张弦梁式结构的分析
刘开国
(中南建筑设计院 , 湖北 武汉 430071) [摘 要 ] 本文介绍了张弦梁式结构 的分析方法 ,包括下弦索的大垂度情况和小垂度情况 。文 中举有算例 , 计算简便 ,概念清楚 ,可供结构初步设计参考 。 [关键词 ] 张弦梁 ; 结构分析 ; 垂度 [中图分类号 ] T U 394 [文献标识码 ] A
式中 , u 及 w 为张弦梁的广义位移 ,X 1 为拱的轴应变 , k 1 为拱的曲率 , N 1 及 M 1 为拱的轴力及 弯矩 , A1 及 I 1 为拱的截面面积及截面惯性矩 , E1 为拱的材料弹性模量。 拱的应变能: U1 =
∫
1 2
l
1+ ( N 1X M1 0
d w 2 )d x = dx
2 8f 2 2(8 + c ) 8f 2 192f 3 2 ( 8- c ) 2 , F 2= c + 3 3 l c l cl
由式 ( 9) ( 10)代入式 ( 7)得: U2 = 由势能驻值原理: 2 H0 + 2E 2 A 2 ( F1 u1 + F 2 w1 ) 16f 2 2 ( F 1u1 + F 2 w1 ) 1+ l 2 3l ( 14)
c c N 1= - 2540. 854si n l x ( kN ) ,及 M1 = - 151. 778si n l x ( kN-m ) Δ H= 1873. 686( kN ) , 及 H = H0+ Δ H = 2373. 686( kN )
6 结 语
( 1)本文提出的分析方法 ,概念清楚 ,计算简便。 文中计算只取第一项 ,如果欲提高计算精 度 , 可以取前三项 。 ( 2)文中计算未计入下弦索自重垂度引起的非线性计算问题。 在设计中可以采用 Erast 的 修正弹性模量 Eeq代替索的材料弹性模量 E。 由文献 [ 3]知: r2l Eeq= E / 1 + 3E 12 e 式中 r、e 及 l 分别为下弦索的单位体积重、应力及水平投影长度 。 参 考 文 献
1 引 言
1994 年 M. Sai t oh 等人对张弦梁式结构进行了理论及实验研究 , 1998年我国在上海浦 东国际机场候机楼工程中采用 [2 ] , 其发展之快显示了张弦梁式结构的强大生命力和广阔的发 展前景 。 为使张弦梁式结构在我国建筑工程中开发应用 , 有必要对其计算方法进行研究 ,提出 一些实用分析方法 , 供设计工程师参考。 本文对张弦梁式结构的静力分析 , 分别考虑了下弦索的大垂度和小垂度等情况 ,采用能量 变分原理导出简便的计算公式 , 并通过算例说明其应用。