张弦梁找形与结构分析 摘要：本文在阅读了相关文献的基础之上，粗略的介绍了张弦梁的一些基本知识、找形方法和结构分析的一些成果。 关键字：张弦梁；找形；结构分析； 张弦梁（Beam String structure,BSS），是一种大跨度空间结构体系，是由上部刚性构件（一般为梁、拱）、中间撑杆和下弦拉索中组成的一种自平衡体系。其结构受力特点有：索受拉力，撑杆为受压二力杆、拱为压弯构件。加之，预应力的引入，使得三者之间相互平衡，能够形成有有机的受力整体，使得结构材料的力学性能得到最大的发挥，有利于承载力的提高。 然而对于张弦梁而言，由于只有在张拉完毕之后，各组成部分才会形成受力整体，结构整体拥有较大的刚度，而在张拉过程之中，结构刚度较弱，随着预应力的加载，会有较大的变形。这就导致了，张弦梁不能像一般的刚性结构一样施工放样，存在着找形问题。 Figure 1张弦梁结构示意图 1找形分析 1.1相关概念 对于张弦梁找形问题，需要明确以下三种概念[2]： 零状态几何：体系在无自重、无外荷载、无自内力的情况下的几何形态。其仅对上部结构梁单元构件的下料长度有意义，对下弦索和竖向压杆建议采用应力下料。 初状态几何：体系在自重、屋面附加恒荷载、全部或一半屋面活载和自内力情况下的几何构形。其力学意义在于考虑结构常态荷载，即重力荷载和预应力共同作用下，体系上部结构各构件的内力最小，全部或部分控制节点的竖向位移为
0，即体系上部结构重力场作用下引起的变形和内力为最优。 荷载态几何：体系在各种作用组合工况下的几何构形。 目前较为一般的观点认为，应取初状态几何为计算参考构形且初状态几何等价于建筑设计几何。三种几何状态的先后关系，一般为零状态下料施工到初状态几何，初状态结合进入使用阶段进入荷载态几。而一般设计都从初状态几何切入，找到零状态几何，然后再由此上前。 1.2张弦梁形状确定问题 确定下弦索的曲线形状和竖向杆的布置和数量是找形分析的重点。文章[2]，采用局部分析法确定初状态几何下，全部竖杆的设计预内力的分布和水平，然后由下部索杆体系的拓扑几何关系推出矩阵H确定竖杆下节点的竖向坐标。对水平间距相等的竖杆，在设计预应力相等的情况下，下弦索的曲线形状为二次抛物线，并做出了简单的推导。 1.3预应力模拟方式 在张弦梁结构中，用有限元模拟预应力主要有三种方式[13]，如下： 力模拟法，通常是在两端索段加上力来模拟预应力。其能够比较好的模拟张拉过程中，索力—位移曲线，但不能进行施工阶段的加载分析。 初应变模拟法，通过某些索段或者整个索段施加初应变，来施加预应力。能够实现预应力张拉完毕后，接着进行施工阶段的加载分析。但它只能用于一次预应力张拉施工，无法完成实际工程中多次预应力张拉。 等效降温法，是根据物体的热胀冷缩特性, 对张弦梁下弦的钢索进行降温使之收缩，对收缩进行限制从而产生了下弦受拉、腹杆受压、上弦受到压弯作用的效果, 于是便可有效地模拟施加预应力的张拉过程。能够很好的模拟预应力张拉过程，完成多次张拉预应力，并且保证结构的完整性，在结构张拉完毕之后，可以进行荷载态分析。但得到的结构初状态对后续的计算存在温度差值的影响[4]。 1.4找形方法 张弦梁找形，解决的是怎样从给定某个与拉力范围的初状态几何逆算出零状
《大跨空间钢结构分析与概念设计》王秀丽机械工业出版社 张弦梁结构是近十余年发展起来的一种大跨预应力空间结构体系。张弦梁结构最早的得名来自于该结构体系的受力特点是“弦通过撑杆对梁进行张拉”。但是随着张弦梁结构的不断发展，其结构形式日趋多样化，20世纪日本大学M.Saitoh 教授将张弦梁结构定义为“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”。可见张弦梁结构由三类基本构件组成，即可以承受弯矩和压力的上弦刚性构件、下弦的高强度拉索以及连接两者的撑杆。 辐射式张弦梁结构，这种结构由中央按辐射状放置上弦张弦梁，梁下设置撑杆，撑杆用环向索或斜索连接。该结构形式适用于圆形平面或椭圆行平面的屋盖。从受力形态上来看，张弦梁结构又通常被认为是一种“半刚性”结构。像悬索结构等柔性结构一样，根据张弦梁结构的加工、施工及受力特点通常也将其结构形态定义为零状态、初始状态和荷载态三种。其中零状态时拉索张拉前的状态，实际上是指构件的加工和放样形态；初始态是拉索张拉完毕后，经过安装就位的形态，也是建筑施工图中所明确的结构外形；而荷载态是指外荷载作用在初始态结构上发生变形后的平衡状态。 以上三种状态的定义，对张弦梁结构来说具有现实意义。对于张弦梁结构零状态，主要涉及到结构构件的加工放样问题。张弦结构的初始状态时建筑设计所给定的基本形态，即结构竣工后的验收状态。如果张弦梁结构的上弦构件按照初始形态给定的几何参数惊醒加工放样，那么在张拉索时，由于上弦构件刚度较弱，拉索的张拉力势必导致上弦构件产生向上的变形。当张拉索张拉完毕后，结构中上弦构件的形状将偏离初始状态，从而不满足建筑设计的要求。因此张弦结构上弦构件的加工放样通常要考虑拉索张拉产生的变形影响。 《大跨度空间结构》张毅刚薛素铎杨庆山范峰机械工业出版社 张弦梁结构的受力机理为：通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减小，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支承，改善结构的受力性能。上弦的压弯构件一般采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减小滑动支座的水平位移。由此可见，张弦梁结构可充分利用高强索的强抗拉性改善整体结构受力性能，使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，达到自平衡，充
关于张弦梁结构 日本一家游泳馆的馆顶就是张弦梁结构 前天在“西班牙的奥伦塞千禧桥”的文章中谈到了张弦梁结构，一些朋友问我什么是张弦梁，以及受力特性。在此，借博客再进一步说说，做一些概念上的说明。 张弦梁结构早期由前南斯拉夫和日本学者各自独立提出。南斯拉夫学者称之为双弦结构（Two Chord Structure），日本学者则称为张弦梁结构（Beam String Structure），目前在中国还是以张弦梁的叫法为主。 在中国，张弦梁结构的架设是在上个世纪九十年代。国内第一次应用就是1999年在上海浦东国际机场的航站楼，最大跨度的水平投影长度82.60米。后来，在广州国际会议展览中心、哈尔滨国际会议中心、北京全国农业展览馆中心及国家体育馆先后采用了张弦梁结构。 张弦梁结构主要由柔性索和刚性梁或拱、再加上撑杆组成。其中梁或拱作为结构的上弦部分，索作为结构下弦部分，通过预应力及撑杆的作用形成张弦梁整体结构，预应力锚固在上弦杆两端部。
从受力来看，由于张弦梁结构的下弦索预应力作用，有向径向作用力，这个力通过撑杆传递到上弦杆下部，形成了对梁体或拱的弹性支撑。所以在相同荷载作用下，对于同样的结构如果有张弦梁支撑会使结构内力大为降低，从而达到减少截面面积，降低结构自重减少材料用量的目的。从另一个方面来说，由于张弦梁的作用也是结构的跨越能力得以提升，所以在大跨度的厂房，候机厅及体育馆所都会优先考虑张弦梁结构。 张弦梁结构的特点可以归纳出这几个方面。结构简单，受力明确，轻盈而通透，跨越能力达，便于工厂化制造、运输及安装；对于空间的张弦梁结构更是刚度大、稳定性好。故此，张弦梁在大跨度的工业与民用建筑中广泛的应用，新建桥梁上应用目前只是一种起步，相信以后会作为结构一部分加以利用或作为独立结构架设。 2007年在上海的时候，在浦东国际机场候机，就发现了张弦梁结构。当时只是没有像今天感觉这样深刻，也没有今天这种认识深度。出于本能，还是拿出了单发数码拍了下面的几张照片。今天看来，我的第六感官仍在起着作用，只是在有形与无形之间那种潜意识的东西一直在向外涌出，支撑着我对自己专业的思考与执着。 西班牙的奥伦塞千禧桥在主跨跨中就用到了张弦梁，不过它是以斜拉结构加劲的辅助结构出现的。所以，在桥梁加固工程上根据现场情况有可能用到张弦梁，把它作为一种技术的手段还是很可行的！
精心整理张弦梁结构的历史、现在和未来 一、简介? 张弦梁也称弦支梁，属于张弦结构的一种。张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、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。其拉索的作用主要是通过刚性撑杆给刚性梁提供弹性支撑，减小梁跨度，减少刚性梁的弯矩峰值，进而起到增加刚度，减小挠度的作 1851 1979年Madrid 二、 表1。 分别对3个模型施加沿跨度方向15kN/m的均布线荷载，将拱梁（曲梁）离散为20个相等的直梁元，其上的线荷载等效为节点荷载，分10个相等的荷载增量步，其计算结果的比较见表2。
型2 （1 （2 （3 （4）张弦梁结构与预应力双索体系（由承重索、相反曲率的稳定索即两者之间的联系杆共同组成的平面预应力体系）比较，张弦梁结构所需的预拉力要小得多，因而使支撑结构的受力大为减小。如果在施工过程中适当分级施加预拉力和分级加载，将有可能使张弦结构施于支撑结构的作用力减到最小限度。 对张弦梁结构的受力特点从不同的角度可理解为： （1）理解一：张弦梁结构是在双层悬索体系中的索梁基础上，将上弦索替换成刚性构件而产生的。这样处理的好处是上弦刚性构件可以承受弯矩和压力，一方面可以提高梁的刚度，另一方面结构
中构件内力可以在其内部平衡（自平衡体系），而不再需要支撑系统的反力来维持。 （2）理解二：张弦梁结构是用拉索替换常规梁的受拉下弦而形成的结构体系，这种替换的有点事不仅梁的下弦拉力可以由高强度拉索来承担，更为重要的是可以通过张拉拉索在结构中产生预应力，从而达到改善结构受力性能的目的。 （3）理解三：张弦梁结构是体外布索的预应力梁，通过预应力来改善结构的受力性能。 张弦梁结构的工程应用： （1）国外工程应用： 如英国 1 距5m 2 3 大屋盖的4 5） 90m。 6 合作设计完成。 日本掘之内城镇体育馆 除了以上介绍的工程外，还有一些张弦梁工程较为典型，如日本大学理工学部CST大厅、日本山梨学院悉尼纪念馆游泳馆、日本大海中学体育馆以及日本唐户市场等。 （2）国内工程应用： 自20世纪90年代后期由于张弦梁结构的优越性，国内的张弦梁结构工程如雨后春笋般蓬勃发展。其中代表性的工程有：
大跨度张弦梁的结构特点 提 要：张弦梁结构是近十余年来发展起来的一种新型大跨结构形式。结构由 抗弯刚度较大的刚性构件和高强度的拉 索组成，自重较轻，可以跨度很大空间。 本文在简要介绍张弦梁结构特征、成形过程和研究现状的基础上，对需要研究的 课题提出建议。 关键词：张弦梁，施工控制，结构稳定，振动 一概述 大跨度张弦梁结构（Beam String Structure ，简称BSS 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，如图1所示。由于综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件 抗拉强度高的优点，张弦梁结构可以做到结构自重相对较轻， 体系的刚度和形状 稳定性相对较大，因而可以跨越很大的空间。一般说来，尽管张弦梁的梁、拱和 桁架截面可为空间形状，但结构的整体仍表现为平面受力结构。同时，张弦梁的 组合亦可构成空间受力结构，如 1991年日本建造的天城穹顶就是以张弦梁为基 本受力单元组合成的空间穹顶结构（1）。 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 诸女口 Green DomeMaebashi ，OgasayamaDome Urayasu Municipal Sports Hall 等十几座类型各异的以张弦梁为主要受力结构的场馆，其中 Gree n Dome Maebashi 的平面尺寸达167X 122m （2）。1997年建成的上海浦东国际机场候机 张弦梁
张弦梁结构简介 ]张弦梁结构最早是由日本大学M.Saitoh教授提出，是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系。张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、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。张弦梁结构体系简单、受力明确、结构形式多样、充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、施工简捷方便，因此具有良好的应用前景。 张弦梁结构的受力机理 目前，普遍认为张弦梁结构的受力机理为通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减少，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑，改善结构的受力性能。一般上弦的压弯构件采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减少滑动支座的水平位移。由此可见，张弦梁结构可充分发挥高强索的强抗拉性能改善整体结构受力性能，使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，达到自平衡，充分发挥了每种结构材料的作用。 所以，张弦梁结构在充分发挥索的受拉性能的同时，由于具有抗压抗弯能力的桁架或拱而使体系的刚度和稳定性大为加强。并且由于张弦梁结构是一种自平衡体系，使得支撑结构的受力大为减少。如果在施工过程中适当的分级施加预拉力和分级加载，将有可能使得张弦梁结构对支撑结构的作用力减少的最小限度。 张弦梁结构的分类 张弦梁结构按受力特点可以分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构。 平面张弦梁结构是指其结构构件位于同一平面内，且以平面内受力为主的张弦梁结构。平面张弦梁结构根据上弦构件的形状可以分为三种基本形式：直线型张弦梁、拱形张弦梁、人字型张弦梁结构。 直梁型张弦梁结构主要用于楼板结构和小坡度屋面结构，拱形张弦梁结构充分发挥了上弦拱得受力优势适用于大跨度的屋盖结构，人字型张弦梁结构适用于跨度较小的双坡屋盖结构。 空间张弦梁结构是以平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置所形成的张弦梁结构。空间张弦梁结构主要有单向张弦梁结构、双向张弦梁结构、多向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构。 单向张弦梁结构由于设置了纵向支撑索形成的空间受力体系，保证了平面外的稳定
解读“亲和源” “它是一个变压器，它是一个服务平台。”王志纲如是说。定制合适的商业模式对于亲和源来说就是“找魂”，是拨开迷雾的第一道曙光。实际上一个完整系统的商业模式描述应该是企业通过合适的市场和角色定位，整合自己的关键资源能力，针对不同的利益相关者确定关系的种类以及相应的交易内容和方法，从而清晰自己的盈利模式，达到自由现金流结构的优化，最终实现较高的企业价值，是“六部曲”。 对于亲和源的奚总来说，商业模式的第一步“定位”是其找工作室解决的核心问题之一。亲和源适不适合做养老市场？若适合它的目标客户是哪些？而它又能为这些客户提供一些什么服务和产品？王志纲深入浅出的道出其中玄机。“养老事业是必须长线操作的，短线投机，概念炒作都是不会成功的，都是要积阴德的。”亲和源的奚总是个愿干事儿能干事儿的人，又有良好的政府关系，其大股东周总对这项事业也倾注不少心血，两者结合，养老这个事亲和源是可以做的。那么怎么做？目前中国的商业养老市场本质上还是房地产，是“贴标签”，“在这个社会急剧转型强调和谐的时代，这样的养老注定是短命的。”亲和源要做“文人中的武人，武人中的文人”，也就说虚实结合，“卖时间，卖服务”，既要有软性的服务平台（服务业）又要有实实在在的样板（实业）。摆脱传统的房地产思维，成为一个全新的生活服务平台，让那些老人老有所养，老有所托，老有所乐，老有所用，要“破一个时代”，成为商业养老市场的“领军人物”。那么在这样一个判断下，其针对的客户群就自然浮出水面，“弱水三千，只取一勺，我取一千行不行？”这“一千”就是老年群体的金字塔尖，是“三老”：老板的父母、进入暮年的老板以及老教授，老专家，老领导。他们代表着养老市场中最顶尖的消
大跨度张弦梁的结构特点 提要：张弦梁结构是近十余年来发展起来的一种新型大跨结构形式。结构由抗弯刚度较大的刚性构件和高强度的拉索组成，自重较轻，可以跨度很大空间。本文在简要介绍张弦梁结构特征、成形过程和研究现状的基础上，对需要研究的课题提出建议。 关键词：张弦梁，施工控制，结构稳定，振动 一概述 大跨度张弦梁结构（Beam String Structure，简称BSS）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，如图1所示。由于综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉强度高的优点，张弦梁结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和形状稳定性相对较大，因而可以跨越很大的空间。一般说来，尽管张弦梁的梁、拱和桁架截面可为空间形状，但结构的整体仍表现为平面受力结构。同时，张弦梁的组合亦可构成空间受力结构，如1991年日本建造的天城穹顶就是以张弦梁为基本受力单元组合成的空间穹顶结构 (1) 。 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，在日本建造了诸如Green Dome Maebashi，Ogasayama Dome，Urayasu Municipal Sports Hall 等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。 二张弦梁的结构特征 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 (4) ，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，如图2(a)所示。在均布荷载作用下，单纯梁内弯矩见图2(b); 在索内施加预应
上海亲和源项目介绍一、关于总平：
二、亲和源介绍： 1、亲和源老年公寓坐落于上海南汇区康桥镇，占地8.4公顷，总建筑面积100000㎡，公共配套服务场地面积30， 000 ㎡。共16栋建筑，包括12栋公寓，以及会所、怡养院、配餐中心、商业街、管理及活动中心。是一个以会员制为主要形式，以实现健康、快乐的老年新生活为目标，融居家养老和机构养老优化为一体的与上海国际大都市相匹配的中、高档的养老社区。 2、养老公寓：建筑面积72355.3平米，由12栋电梯公寓组成，834套公寓住宅。其中8栋7层楼公寓，3栋9层 楼公寓，1栋商务酒店，电梯均为医疗电梯。公寓建筑面积分为58平米、72平米、120平米三种户型。精装修全配置，直接拎包内住。室内外采用无障碍化设计，能容纳1500位老人入住。公寓1楼设有活动室，全天开启可供老年人娱乐，内设羽毛球、康乐球、台球等。户外设有门球场地，免费提供老年人娱乐。每栋楼与楼之间都以风雨连廊相连接。鲜明的标志识别系统：以色彩变换和照明强度变化等方式，提高公寓的可识别性， 3、护理院（医院和颐养院）：护理院现总建筑面积6200平方米，并规划建设30000平方米的医疗护理大楼，房型 分为豪华房、包房、3人房、4人房。护理院集医疗、护理、康复、临终关怀、老年痴呆及生活照料为一体的医疗机构。内设内科、外科、中医科、康复医学科、口腔科、耳鼻喉科、放射科、检验科、精卫科、护理部等，已开通医保并拥有三甲医院的绿色通道，由医护人员24小时提供医疗服务。满足需要长期护理的患者提供医疗护理、康复促进、生活照料、老年痴呆、临终关怀等服务的医疗机构。同时，位于护理院内的失智颐养中心也即将开业。 4、健康会所：建筑面积8000平米，目前国内规模最大，设备最先进，以健康为主题的会所。聘请国际著名上海美 格菲康健管理公司进行管理。提供的服务包括健身、水疗、康复护理等。老年人康乐的需要，同时还提供亚健康康复护理。会所接待亲和源内老人，也对外开放；一楼为接待处、销售办公室、小卖部、游泳池、更衣室、毛巾及钥匙办理柜台；二楼为行政办公室、儿童及娱乐室；三楼为水中运动池、桑拿及温蒸房、健康吧、跳操房、医疗检测房、康复理疗区、运动器械区、更衣室；四楼为康复咨询及理疗SPA、足浴；五楼为多功能会议厅 5、亲和学院：引进上海老年大学，使老年人拓展深化资深兴趣爱好，增加与群体交流的机会，丰富生活。亲和源 社区与上海老年大学合作，由上海老年大学总部派出师资且提供课程；亲和学院二楼设置7个教室，含2间钢琴房；亲和学院面向亲和源社区会员进行招生；亲和学院开设英语、电脑、音乐、艺术、运动等6大类15个学习班。 6、配餐中心：与索迪斯餐厅合作，打造总面积2574 ㎡的养生餐厅，分为上下2层，由专业餐厅管理公司管理， 按营业额与亲和源分成；餐厅只为护理和疗养人员提供送餐，公寓内老人需自行前往餐厅用餐，荤菜价格7元，素菜2.5元-3.5元。1楼餐厅正在扩充座位，以方便老人就餐。 7、度假酒店：酒店内设有74套客房，公寓式配置，酒店式管理。提供分时度假、老年旅游休闲、短期托老以及亲 和源老年新生活体验等服务；亲和源内老人带朋友居住享受优惠价格。 8、商业街：建筑面积1450.3平米，沿街商铺，对外开放，商铺只租不卖，沿街店铺包括，美容美发、饭店、超
张弦梁结构设计相关要素分析 发表时间：2018-07-16T11:13:30.077Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：郑程 [导读] 摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。 聊城大学 摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。 关键词：张弦梁；受力机理；影响因素；局部分析 The relevant factor analysis of beam-string structure Abstract：In this paper，the structure of the Beam-string is briefly introduced， and the mechanism of stress is briefly described.The influence of vector height ratio and vertical span ratio，upper chord，lower chord，prestress and wind suction is analyzed. Keywords：Beam-string structure，structural mechanism，influencing factors，local force analysis. 概述：随着社会经济的进步和发展，公共室内活动空间的需求与日俱增。这些需求带动了建筑结构体系，特别是大空间结构体系的发展。张弦梁结构正是在这样一种研究背景下，逐步发展起来的一种优良的空间结构体系。 1.张弦梁结构 张弦梁结构主要由柔性索和刚性梁或拱、再加上撑杆组成。其中刚性梁或拱作为结构的上弦部分，预应力索作为结构下弦部分，锚固在上弦杆两端部，通过施加预应力和撑杆的作用形成张弦梁整体结构。压弯构件和抗拉构件互相取长补短，协同工作，达到自平衡状态，充分发挥了每种结构材料的作用。 1.1受力机理 从结构受力来看，由于张弦梁结构的下弦索预应力作用，有向径向的作用力，这个力通过撑杆传递到上弦杆下部，使上弦压弯构件产生反向挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减少，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑，改善结构的受力性能。一般上弦的压弯构件采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的推力，从而减少滑动支座的水平位移。在相同荷载作用下，对于同样的情况下如果使用张弦梁结构会使结构内力大为降低，从而达到减少截面面积，降低结构自重的目的。 2.影响结构受力性能的因素 2.1 矢高比与垂跨比影响 垂跨比是下弦索的垂度和结构跨度的比值，高跨比是上弦梁的矢高和结构跨度的比值。随着垂跨比或高跨比的增大，除剪力外，梁的弯矩和轴力以及索的最大应力都将减小，同时结构的变形也减小，但半跨荷载下的变形幅度小于全跨荷载下的变形幅度，因此，当垂跨比达到某个特定值后，位移反应的不利荷载由全跨荷载转为半跨荷载。 张弦梁结构的尺寸应尽可能采用大的垂跨比；高跨比的取值要考虑平面外风载作用的大小；选择合适的梁的尺寸和弦的面积，使梁的最大正应力和弦的最大应力同步达到材料极限状态，对弦施加一定的预应力以提高刚度。 2.2上弦梁的惯性矩及面积的影响 随着上弦梁的惯性矩的增大，全跨荷载作用下的变形几乎没有变化，但半跨荷裁下的变形显著减小，并且在全跨荷载作用下的最大正应力和半跨荷载下的梁的正应力也减小，所以通过增大梁的惯性矩，来提高半跨荷载下的刚度及结构受力性能是有益的。当梁截面面积的增大时，除梁的正应力有所减小外、其它内力及变形几乎没有变化，所以提高梁的面积，对结构受力性能的改善并不明显。 2.3下弦索的面积及预应力的影响： 随着下弦索的面积的增大，索的变形和内力显著减小，梁的正应力也趋向于减小，但幅度不大，所以单纯增大弦的面积，虽然能提高结构体系刚度，但弦的材料强度不能充分利用。随着下弦索的预应力的增大，变形显著减小，拱的正应力也趋向于减小，但不明显，所以弦的预应力主要有助于减小变形。 2.4风吸力影响 大空间张弦梁结构的屋面体系通常采用轻质屋面板，质量较轻，当结构处于风荷载为主的工况作用下时，由于风荷载对结构产生的作用为向上的吸力，结构较为容易克服自重和屋面恒荷载的重量，使张弦梁结构出现向上的荷载作用，从而导致上下弦杆受力状态发生反转，使上弦受拉，下弦受压。因此在风荷载较大的地区采用张弦梁结构时，应对结构零状态（结构放样前）、初始态（拉索张拉完毕）及荷载态（发生变形后的平衡状态）三种状态进行分析，综合考虑结构的变形及上下弦索同时张拉等问题。 当风荷载与结构自重相比较大时，由于风的吸力作用会使索退出工作，因此，在考虑风吸力基础上设计结构时可以采取以下措施：（1）增加下弦拉索的预拉力、钢结构加工时先给予一个预计的反拱值，使结构受力后达到设计的位置。（2）配重法：可采用稍重一些的屋面。（3）增加竖向抗风索：可以在跨中设置拉索，既能解决一定的负风压问题，还能增加平面张弦梁结构的平面外稳定性。 3.局部分析法的基本假定和主要步骤 3.1局部分析法的基本假定： 在对结构下部拉索张力体系的自应力模态和机构位移模态进行计算时，应假定上部梁系结构是刚体，连接节点均为铰接点。 3.2局部分析法的主要步骤： （1）将张弦梁结构体系中的上弦梁、下弦索、杆分离，对结构体系进行分块处理，将与上部结构相连接的锁杆体系的铰接点全部施加固定约束，使其成为独立的结构。 （2）对下部的锁杆体系进行内力分析，因而可以得到体系的独立的自应力模态、独立的机构位移模态，这样可以将独立的自应力模态进行组合，于是下部结构的初始预应力分布就可以得到。 （3）将所求得的下部结构及相连接单元的内力加到上部结构上，对上部结构进行平衡方程的求解或用目前被广泛采用的有限元进行线性分析都可以得到上部结构的内力分布。
张弦梁结构是近十余年来发展起来的一种新型大跨结构形式。结构由抗弯刚度较大的刚性构件和高强度的拉索组成，自重较轻，可以跨度很大空间。本文在简要介绍张弦梁结构特征、成形过程和在福州火车南站无柱站台雨棚中的应用。 关键词：张弦梁；施工控制；结构稳定；无柱雨棚 张弦梁结构的发展及应用
以福州火车南站站台雨棚为例 一、张弦梁结构特征 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：（一）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，在梁内引起负弯矩。当预应力使梁的跨中弯矩也达到时，张弦梁结构中梁的最大弯矩最终只有单纯梁时最大弯矩的1/4。同时，调整撑杆沿跨度方向的布置，还可以控制梁沿跨度方向内力的变化，使各个截面受力趋于均匀。而且由于刚性构件与绷紧的索连在一起，限制了整体失稳，构件强度可得到充分利用。 （二）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。 （三）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。 （四）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。 （五）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。例如浦东国际机场屋盖上弦是焊接钢管组成的截面，结构外形如振翅欲飞的鲲鹏；广州国际会展中心屋盖上弦是空间桁架，结构外形如游曳的鱼。张弦梁结构的建筑造型和结构布置能够完美结合，使之适用于各种功能的大跨空间结构。 （六）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。 二、工程概况 福州火车南站无站台柱雨棚面积78553平方米，分成3个区域，其中南北雨棚共有90根梁，地铁区高架通道有24根，每根钢梁分别有4个拉索撑杆。由于轨道呈非对称排列，163米的跨度分别由3根梁组成。福州火车南站雨棚采用张弦梁结构，张弦梁结构最早是由日本大学M.Saitoh教授提出，是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系。大跨度张弦梁结构（Beam String Structure，简称BSS）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。由于综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉强度高的优点，张弦梁结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和形状稳定性相对较大，因而可以跨越很大的空间。从受力来看，由于张弦梁结构的下弦索预应力作用，有向径向作用力，这个力通
利用MIDAS软件仿真模拟大跨度预应力张弦梁安装 发表时间：2019-01-14T15:11:47.610Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第31期作者：姚辉姜体标于新涛赵鹏飞[导读] 文章结合实际案例阐述了利用MIDAS软件建立空间三维模型，在施工前仿真模拟大跨度预应力张弦梁结构受力，分析施工过程张弦梁应力状态，验证施工方案的可行性，指导过程施工。 中国建筑第八工程局西北分公司陕西西安 710000 摘要：文章结合实际案例阐述了利用MIDAS软件建立空间三维模型，在施工前仿真模拟大跨度预应力张弦梁结构受力，分析施工过程张弦梁应力状态，验证施工方案的可行性，指导过程施工。 关键词：仿真模拟；MIDAS；大跨度；预应力；张弦梁 1 工程概况及设计参数 1.1工程概况 榆林榆阳机场二期扩建工程旅客航站楼等工程建筑面积4.25万平米，航站楼（主楼）楼长172.2米，宽93.2米，屋盖高28米，结构为钢框架+混凝土框架+预应力张弦梁结构屋盖。其中屋盖单榀钢结构桁架跨度为60米，共15跨，每跨间隔12m。桁架型钢截面形式主要为□1300（400）×400×36、拉锁采用PIP180×12、PIP500（300）×25、PIP600×25。 图1 张弦梁结构屋盖 1.2设计参数 结构形式：分叉柱支承体系+预应力张弦梁结构屋盖； 主体结构：局部地下室1层，地上2层，2层高度7.35m，砼强度C35，最大屋盖标高约28m； 支承体系：整个主楼屋盖由30个树形柱和15个V形柱支承； 屋盖结构：主楼屋盖由16榀张弦梁、水平撑杆、钢梁及檩条等构件组成； 关键尺寸：分叉柱柱距12.0m，张弦梁跨度48.5m，最大悬挑8.8m； 2 钢结构吊装整体思路： 根据现场施工安排，航站楼钢结构中间分段采用50吨汽车吊上二层楼板吊装，两端分段采用1台150吨和1台80吨汽车吊在东西两侧吊装，预应力拉索在弦杆、吊杆安装完成后后张拉施工，在主体结构二层楼面布置三条汽车吊吊装行走路线，该路线范围及相邻跨楼板下部脚手架保留至屋盖构件吊装完成。在场外沿结构外西侧和东侧布置两条施工道路，满足材料运输。单榀桁架共分为9个单元件，进行现场高空拼接。 3 利用MIDAS软件仿真模拟 3.1 吊装机械在楼板上的承载力分析 图3 MIDAS软件分析楼板受力状态 本工程中，50t汽车吊在F2层楼面进行树形柱和屋盖结构的吊装作业，混凝土楼板厚度130mm，钢筋强度为HRB400，注量尺寸为500mm×1000mm，次梁尺寸为300mm×700mm。吊车质量41000kg，吊装时最大吊重为15100kg（考虑吊钩吊绳），吊装半径为6m。后轮轮压作用面积0.2409㎡，前轮轮压作用面积0.1419 ㎡。在MIDAS软件中建立模型进行分析，如下图：通过软件计算分析，50吨汽车吊工作状态，支腿直接或通过转换梁落在混凝土梁上，混凝土梁承载力满足要求。 3.2 拉索施加预应力仿真计算模拟分析 根据设计图纸建立Midas有限元计算模型，按照设计提出的累积加载法，进行预应力施加过程计算。具体计算边界及其它条件如下：①支座约束形式按照设计图纸及设计要求进行建立；②计算过程中使用累积加载方法进行施工过程计算分析：采用软件自带施工阶段分析，每步计算过程都是在前一步计算基础上进行的，即每步都考虑了前一步计算的影响；③计算模型跟实际情况相同，在拉索两张拉端施加初张力，计算模型考虑节点摩擦等预应力损失（按照2％预应力损失）。分析模型如下：
亲和源项目介绍一、关于总平：
二、亲和源介绍： 1、亲和源老年公寓坐落于上汇区康桥镇，占地8.4公顷，总建筑面积100000㎡，公共配套服务场地面积30，000 ㎡。共16栋建筑，包括12栋公寓，以及会所、怡养院、配餐中心、商业街、管理及活动中心。是一个以会员制为主要形式，以实现健康、快乐的老年新生活为目标，融居家养老和机构养老优化为一体的与国际大都市相匹配的中、高档的养老社区。 2、养老公寓：建筑面积72355.3平米，由12栋电梯公寓组成，834套公寓住宅。其中8栋7层楼公寓，3栋9层 楼公寓，1栋商务酒店，电梯均为医疗电梯。公寓建筑面积分为58平米、72平米、120平米三种户型。精装修全配置，直接拎包住。室外采用无障碍化设计，能容纳1500位老人入住。公寓1楼设有活动室，全天开启可供老年人娱乐，设羽毛球、康乐球、台球等。户外设有门球场地，免费提供老年人娱乐。每栋楼与楼之间都以风雨连廊相连接。鲜明的标志识别系统：以色彩变换和照明强度变化等方式，提高公寓的可识别性， 3、护理院（医院和颐养院）：护理院现总建筑面积6200平方米，并规划建设30000平方米的医疗护理大楼，房型 分为豪华房、包房、3人房、4人房。护理院集医疗、护理、康复、临终关怀、老年痴呆及生活照料为一体的医疗机构。设科、外科、中医科、康复医学科、口腔科、耳鼻喉科、放射科、检验科、精卫科、护理部等，已开通医保并拥有三甲医院的绿色通道，由医护人员24小时提供医疗服务。满足需要长期护理的患者提供医疗护理、康复促进、生活照料、老年痴呆、临终关怀等服务的医疗机构。同时，位于护理院的失智颐养中心也即将开业。 4、健康会所：建筑面积8000平米，目前国规模最大，设备最先进，以健康为主题的会所。聘请国际著名美格菲康 健管理公司进行管理。提供的服务包括健身、水疗、康复护理等。老年人康乐的需要，同时还提供亚健康康复护理。会所接待亲和源老人，也对外开放；一楼为接待处、销售办公室、小卖部、游泳池、更衣室、毛巾及钥匙办理柜台；二楼为行政办公室、儿童及娱乐室；三楼为水中运动池、桑拿及温蒸房、健康吧、跳操房、医疗检测房、康复理疗区、运动器械区、更衣室；四楼为康复咨询及理疗SPA、足浴；五楼为多功能会议厅 5、亲和学院：引进老年大学，使老年人拓展深化资深兴趣爱好，增加与群体交流的机会，丰富生活。亲和源社区 与老年大学合作，由老年大学总部派出师资且提供课程；亲和学院二楼设置7个教室，含2间钢琴房；亲和学院面向亲和源社区会员进行招生；亲和学院开设英语、电脑、音乐、艺术、运动等6大类15个学习班。 6、配餐中心：与索迪斯餐厅合作，打造总面积2574 ㎡的养生餐厅，分为上下2层，由专业餐厅管理公司管理， 按营业额与亲和源分成；餐厅只为护理和疗养人员提供送餐，公寓老人需自行前往餐厅用餐，荤菜价格7元，素菜2.5元-3.5元。1楼餐厅正在扩充座位，以方便老人就餐。 7、度假酒店：酒店设有74套客房，公寓式配置，酒店式管理。提供分时度假、老年旅游休闲、短期托老以及亲和 源老年新生活体验等服务；亲和源老人带朋友居住享受优惠价格。 8、商业街：建筑面积1450.3平米，沿街商铺，对外开放，商铺只租不卖，沿街店铺包括，美容美发、饭店、超 市、药店等。主要消费群体：周边小区居民、附近工人、亲和源老人。 三、经营模式：亲和源会员制社区的运营以会员制模式为载体，亲和源会员制的会员卡分为记名和不记名会员卡，共两种会员卡：银杏A卡、银杏B卡。其中，A卡可继承、可转让，但交易要收取10%的手续费（按最初售价）；B卡不可转让、不可继承，未用15年可退部分费用，超过15年可免费继续使用。年费可享受的服务：提供本社区24小时专业秘书、专职医生服务，使居家养老享受到机构服务的安全、便捷与专业。围绕生活照料，健
一个张弦梁工程实例的探讨 摘要 张弦梁结构最早是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系，按其结构形式可将其分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构。本文所涉及的结构即为平面张弦梁结构的张拉拱形式，本文通过对现场的工程实例中出现的实际问题及其分析、解决办法进行介绍，并分别从设计和施工两个角度分别对结构形式、钢拉杆张拉方案等设计本身及施工中实际遇到的问题进行剖析，从理论上提出了解决办法及其理论依据，并通过实践使解决办法得到了验证。 关键词：张弦梁张拉拱钢拉杆张拉 一、工程实例 1.1工程概况 北京某地铁线高架站站房屋架设计采用平面张弦梁张拉拱形式，上拱梁采用φ299×12mm钢管，材质为Q345B，张拉段梁长度为11.3m；柔性拉索采用Q650B 材质的φ40mm的钢棒拉杆，拉杆上端通过耳板与横梁下连接板销钉连接，下端通过耳板与竖向撑杆下端销钉连接，连接采用直径Φ40mm销钉；竖向撑杆上端设计亦采用Φ40mm销钉和拱梁连接，竖向撑杆为1根主杆为Φ83×7mm的钢管，各榀梁在横梁顶部沿屋架纵向用Φ102×5mm钢管系杆连接系杆横向间距4m。 设计施工图明确张弦梁初始态的上弦失高为34mm，拉索(杆)张拉力为124KN；拉杆的张拉采用旋拧拉杆两端的六角螺母施加预应力而进行。 工程实体照片及构件位置关系 1.2施工深化方案及产生问题 1.2.1施工深化方案 施工单位对设计图纸进行审图和深化设计，确定采用把张弦梁各组成部分采用散件吊装，进行高空拼接最后张拉的方案。因此，为了钢结构施工高空安装方便，深化设计时，竖向撑杆和拱梁销钉连接处的连接板间游隙预留为5mm；张拉杆采用厂制成品钢拉杆，按照设计拉杆尺寸定制专用张拉螺母，螺母设计按照螺纹沿杆轴方向承压600KN以上设计。 施工单位对横梁深化设计时，考虑结构自重、设计张拉力及初始态上拱值，使用结构软件利用反迭代法进行零状态的计算，确定放样状态。张拉钢拉杆预拉力采用扭矩—拉力转换的方式确定，利用经验公式扭矩T = KPd，系数K值由经
上海亲和源项目介绍
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
上海亲和源项目介绍一、关于总平：
二、亲和源介绍： 1、亲和源老年公寓坐落于上海南汇区康桥镇，占地8.4公顷，总建筑面积100000㎡，公共配套服务场地面积30， 000 ㎡。共16栋建筑，包括12栋公寓，以及会所、怡养院、配餐中心、商业街、管理及活动中心。是一个以会员制为主要形式，以实现健康、快乐的老年新生活为目标，融居家养老和机构养老优化为一体的与上海国际大都市相匹配的中、高档的养老社区。 2、养老公寓：建筑面积72355.3平米，由12栋电梯公寓组成，834套公寓住宅。其中8栋7层楼公寓，3栋9层 楼公寓，1栋商务酒店，电梯均为医疗电梯。公寓建筑面积分为58平米、72平米、120平米三种户型。精装修全配置，直接拎包内住。室内外采用无障碍化设计，能容纳1500位老人入住。公寓1楼设有活动室，全天开启可供老年人娱乐，内设羽毛球、康乐球、台球等。户外设有门球场地，免费提供老年人娱乐。每栋楼与楼之间都以风雨连廊相连接。鲜明的标志识别系统：以色彩变换和照明强度变化等方式，提高公寓的可识别性， 3、护理院（医院和颐养院）：护理院现总建筑面积6200平方米，并规划建设30000平方米的医疗护理大楼，房型 分为豪华房、包房、3人房、4人房。护理院集医疗、护理、康复、临终关怀、老年痴呆及生活照料为一体的医疗机构。内设内科、外科、中医科、康复医学科、口腔科、耳鼻喉科、放射科、检验科、精卫科、护理部等，已开通医保并拥有三甲医院的绿色通道，由医护人员24小时提供医疗服务。满足需要长期护理的患者提供医疗护理、康复促进、生活照料、老年痴呆、临终关怀等服务的医疗机构。同时，位于护理院内的失智颐养中心也即将开业。 4、健康会所：建筑面积8000平米，目前国内规模最大，设备最先进，以健康为主题的会所。聘请国际著名上海美 格菲康健管理公司进行管理。提供的服务包括健身、水疗、康复护理等。老年人康乐的需要，同时还提供亚健康康复护理。会所接待亲和源内老人，也对外开放；一楼为接待处、销售办公室、小卖部、游泳池、更衣室、毛巾及钥匙办理柜台；二楼为行政办公室、儿童及娱乐室；三楼为水中运动池、桑拿及温蒸房、健康吧、跳操房、医疗检测房、康复理疗区、运动器械区、更衣室；四楼为康复咨询及理疗SPA、足浴；五楼为多功能会议厅 5、亲和学院：引进上海老年大学，使老年人拓展深化资深兴趣爱好，增加与群体交流的机会，丰富生活。亲和源 社区与上海老年大学合作，由上海老年大学总部派出师资且提供课程；亲和学院二楼设置7个教室，含2间钢琴房；亲和学院面向亲和源社区会员进行招生；亲和学院开设英语、电脑、音乐、艺术、运动等6大类15个学习班。 6、配餐中心：与索迪斯餐厅合作，打造总面积2574 ㎡的养生餐厅，分为上下2层，由专业餐厅管理公司管理， 按营业额与亲和源分成；餐厅只为护理和疗养人员提供送餐，公寓内老人需自行前往餐厅用餐，荤菜价格7元，素菜2.5元-3.5元。1楼餐厅正在扩充座位，以方便老人就餐。 7、度假酒店：酒店内设有74套客房，公寓式配置，酒店式管理。提供分时度假、老年旅游休闲、短期托老以及亲