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，减小挠度的作用。作为一种刚柔杂交结构，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。其结构如图所示。
张弦梁
张弦梁结构作为最早出现的一种张弦结构有着很长的一段历史。早在1839年，德国建筑师Georg Ludwig Friedrich Laves发明了一种预应力梁“Laves beam”，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，这是目前查到的最早张弦梁的雏形。Paxton利用这种预应力梁概念，再建于1851年的伦敦万国博览会的水晶宫结构的衍架之间采用了张弦梁结构檩条。建于1876年费城博览会展馆的国际展厅屋盖同样采用了张弦梁结构。
1851年伦敦万国博览会屋盖檩条的张弦梁结构1876年费城博览会展馆的国际展厅近代明确提出张弦梁结构概念的是日本大学的斋藤公男（Masao Saito）教授，他在1979年Madrid召开的IASS年会上，提出了张弦梁（beam string structure）结构形式，并研究了其基本受力特性和分析计算原理。1998年，天津大学刘锡良教授首先在国内对张弦梁结构展开了系统深入的研究，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。
二、张弦梁特点和典型工程应用
几种计算模型的分析比较：
为了明确张弦梁结构的受力机理和受力特点以图4的3个计算模型说明张弦梁结构中拉索和撑杆的作用，图中各模型的边界条件均为一端固定铰支座，另一
端水平滑动铰支座，构件截面见表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。
通过模型1、2的比较可明显看出拉索的作用，其存在很大程度上限制了拱梁的水平位移，模型2的拱梁跨中挠度和滑动支座水平位移相对较小；模型1曲梁轴力很小但弯矩很大，截面应力分布很不均匀；模型2拱梁轴力远大于模型1，但跨中弯矩和剪力均较小。
通过模型2、3的比较可清楚了解撑杆的作用，模型3中拉索水平倾角不大，故撑杆轴力相对于拱梁轴力来说很小，但对拱梁受力性能的改善却十分显著，使得拱梁跨中挠度、滑动支座水平位移、拱梁跨中弯矩和剪力均比模型2大为减小，拱梁轴力也得到一定改善，因此受力性能更合理，可见撑杆在张弦梁结构中起着十分重要的作用。
在结构受力前对拉索施加一定的预拉力（本文为100kN/m），则撑杆将为拱梁提供更大的向上支撑力，拉索也将在更大程度上限制滑动支座的水平位移，有效增大结构刚度，减小拱梁弯矩，从而进一步改善结构的受力性能。
张弦梁结构具有如下特点：
（1）张轩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梁而使体系的刚度和稳定性大为增强。
（2）梁与张紧的索构成的受力体系，实际上不存在整体失稳的可能性，因而其强度可以得到充分利用，而不似单独工作的梁那样需要有特别大的截面。所以，柔性索与刚性梁的结合不仅充分发挥了各自的优点，而且相互限制了彼此的弱点，相得益彰。
（3）对张弦梁结构中的索施加一定的预拉力，这既可使索具有适当的初始绷紧度，也可对索与梁之间的受力比例进行必要的调整；既充分发挥了索的抗拉能力，又调整了梁的内力分布（使梁中的内力分布趋于均匀）。
（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：
张弦梁结构可以说是一个既古老又新颖的结构形式，该结构形式的最初应用是在桥梁结构中，如英国1859年建造的Royal Albert桥。随着20世纪80年代斋藤公男教授明确提出张弦梁结构的概念，张弦梁结构在大跨度结构中得到了广泛的应用，国外应用张弦梁结构的工程主要集中在日本，该时期代表性工程有：
Royal Albert桥
1）日本大学理工体育大厅，其平面尺寸为58m*85m，屋盖采用人字形张弦梁，各榀平行布置，间距5m，每榀拉索预拉力为640kN，施工采用滑移法。
2）日本五羊建设技术研究所多功能实验楼是张弦梁与膜结构结合的成功案例，该楼盖平面尺寸为22.4m*35m，张悬梁各榀平行布置，间距8.75m，膜材铺设在各榀张弦梁之间。
3）日本京都水族馆表演场，在屋盖的短方向并列布置张弦梁，同时是小立柱上的连线与游泳池的轴线一致，为了有效的释放温度应力，在外侧设置了橡胶支座，同时，首次实现了“BSS大屋盖的隔震化”。
4）日本酒田市国体纪念体育馆，该工程是张弦梁结构与悬臂式桁架结合应用，
采用格贝式张弦梁结构，上部地梁采用几乎水平布置的H型钢梁，跨度为54m。该工程由日本建筑师谷口吉生于日本大学斋藤公男教授合作设计完成。
5）日本静冈埃克帕体育馆与静冈埃克帕体育场隔体育场相望，采用平缓的曲线屋盖以实现与景观的和谐。结构形式采用了“天平式悬臂桁架”，通过这种桁架与张弦梁相结合，使跨度超过了90m。
日本静冈埃克帕体育馆
6）日本掘之内城镇体育馆跨度为38m，地处日本多雪地带，结构采用复合是张弦梁，上部的梁采用木材，施工采用地面拼装完成后吊装就位。该工程由日本建筑师公胁檀与日本大学斋藤公男教授合作设计完成。
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：
1）1999年建成的上海浦东国际机场航站楼。该工程是国内首次采用张弦梁结构的工程，而且其进厅、办票大厅、商场和登机廊四个单体建筑均采用张贤亮屋盖体系，其中以办票大厅的张弦梁屋盖跨度最大，水平投影跨度达82.6m，每榀张弦梁纵向间距为9m。该张弦梁结构上下弦均为圆弧形，上弦构件由一根矩形管和两根方管组成（其中主弦为400mm*600mm焊接矩形钢管，两侧副弦为300mm*300mm方钢管，主副弦之间以短钢管相连），腹杆为325mm圆钢管，下弦拉索采用Ф5*241平行钢丝束。
内景图外景图
上海浦东国际机场航站楼
2）深圳会展中心的展厅屋盖为双向梁拱结构，结构跨度为126m，结构一段与地面采用铰接连接，另一端铰接于标高约30m的混凝土柱牛腿。两个箱梁中心线之间的距离为三米，通过箱形截面檩条实现连接，箱梁截面宽一千毫米、高两千六百毫米，下部受拉构件采用三根平行放置的Ф140或Ф150钢拉杆。
3）大连周水子国际机场新建航站楼的钢结构分为主跨和附跨两部分，主跨跨度53.5m，结构形式为门式拱架，拱架弧形梁采用张弦结构，上部抗弯受压构件为弧形变截面焊接H型钢，截面尺寸为H2011-800-2011*450*16*25，下部受拉构件采用两根Ф50钢拉杆，撑杆采用Ф180*8圆钢管，在跨中布置成倒八字形；副跨跨度25m，结构形式为柱面圆壳。
大连周水子机场航站楼
4）杭州黄龙体育中心网球馆的结构支撑采用肋环型单层网壳和张弦梁两种结构形式。其中单层网壳的径向杆杵与下部的拉索构成张弦梁结构。该结构形式中的
环向杆杵为张弦梁提供面外支撑，同时也利于铺设檩条，而张弦梁结构有效的减小结构的挠度和上部杵杆的弯矩。总体而言，该工程将单层网壳与张弦梁结构进行有机地结合，充分发挥了两种结构形式的优越性。
杭州黄龙体育中心网球馆结构模型图
5）张弦梁结构不仅在建筑结构中被广泛应用还被应用于农林业方便，如近年快速发展起来的大型农业喷灌设备中就依靠张弦梁结构来跨越较大的跨度。大型农业喷灌机是大型农具之一，具有自动化程度高、控制面积大、适应性强等优点，是国内外备受青睐的大型节水灌溉设备之一。大型农业喷灌机通过使用带有许多喷头的长管自行移动来解决大块农田和草场所存在的生产效率低、劳动强度大、单位面积投资成本高等问题。其中，喷灌机的跨体部分采用张弦梁结构，张弦梁上弦同时也是灌溉水的主管道。跨体张弦梁结构由上弦钢管（主管道）、角钢和拉筋组成，跨体长度为40~60m，角钢呈人字形分布，在人字型角钢下部设置两道通长拉筋，对上部主管道起到弹性支撑。跨架根据地块大小，一般有5~10跨组成，面积从二百亩到1200亩不等。
大型农业喷灌机跨体张弦梁结构
国内应用于张弦梁结构的工程还有很多，比如延安火车站站台雨棚和迁安文化会展中心等等。
三、张弦梁结构的设计与施工
张弦梁设计中的几个问题：
1.预应力的取值
预应力的主要作用是抵消一部分使用荷载产生的弯矩作用，使结构的挠度减少。但随着预应力的增大，预应力对拱梁产生的额外轴向压力也在不断增大，从而增加用钢量。相反，如预应力过小，若风荷载起主控作用时，在风荷载的吸力作用
下，弦索就有可能失去拉力而退出工作，进一步使撑杆失效，因此预应力值的大小对于整个结构的工作状态和用钢量都有至关重要的影响。然而确定最佳索内力
的计算过程较为复杂，一般在方案阶段可采用下式确定预应力：)(8q 212
00f f l H +=式中，0q 为结构自重，
即预应力值大致抵消结构自重产生的弯矩。当风荷载较大 且为吸力时，应在上式的基础上适当增大预应力值。
考虑到索的张拉时的伸长量，以及受动荷载作用时产生明显的变幅值应力，为确保索的抗疲劳，索的工作应力一般控制在 200~250 MPa 。
2.撑杆的作用及稳定
撑杆的主要作用是为拱梁提供弹性支座，减小拱梁的最大弯弯矩。如图3所示，随着撑杆数量的增加，上弦梁轴力变化不大，而弯矩与剪力逐渐减小。撑杆数量增加到一定数量后构件受力的改善不再明显，可见撑杆数量并不是越多越
好。在跨度、荷载以及几何尺寸相同的条件下，
随撑杆间距的减小，上弦拱梁承受的弯矩减小。
即拱梁的截面与结构的跨度影响不大，而与撑杆
间距以及撑杆的刚度联系紧密。
撑杆与拱梁的连接一般处理为铰接形式，考
虑到索安装偏差，按偏心受压构件设计更为合理。
虽然撑杆承受的压力并不大，但不宜把撑杆截面
取得过于小。除了考虑压杆易失稳外，采用较大
刚度的撑杆可减小下弦索预应力损失且比较符合
前述的撑杆刚性假定。另外在特殊工况作用下，
结构变形会导致原本竖直的撑杆改变角度，此时
其内力会急剧增大。综合上述原因，设计时应使撑杆有较大的安全储备。
3.拱梁截面选取
根据跨度以及荷载的大小，预应力张弦梁结构的上弦拱梁通常有桁架、单梁或组合梁的形式，其中拱梁截面按压弯构件进行设计。由图3可知，拱梁的曲率不大，在预应力及外部荷载作用下，拱梁的轴力沿轴线变化不大，基本上为一定值。由于索一般连接在拱梁截面的下翼缘（图4），在预应力作用下，距拱梁截面的形心有一个较大的偏心矩，即拱梁在支座处产生一定的负弯矩，这点往往被设计师所忽略。
在预拉力和撑杆共同作用下，拱梁受负弯矩作用；当结构在外部荷载作用时，拱梁依然为负弯矩而梁跨中为正弯矩。结合两者，张弦梁结构一般在支座处弯矩达到最大。故张弦梁结构的拱梁承载力的控制截面一般在支座处。
拱梁用钢量是决定整个结构用钢量大小的关键。随着拱梁截面面积及截面惯性矩的增大，结构刚度增加。而提高拱梁截面面积时，结构耗钢量显著提高，自重相应也提高，内力进一步增大，因此应通过增大截面惯性矩的方法来取得较大的刚度。从这个角度看，拱梁采用工字型截面比采用钢管截面更经济合理。
4.节点处理
预应力张弦结构在张拉施工过程中支座两端会产生相对移动，此时支座处理为一端固定铰接一端滑移。张拉完毕后，张弦梁在正、负风压作用下支座同样产生相应位移。若采用简单的固定铰接方式，在外力荷载作用下会产生较大的水平推力传至原有结构，而且预应力拉索也不能起到抵消水平推力的作用。图4为典型张弦梁的支座节点。
如图5所示，撑杆与上弦梁、索都为铰接，其中与上弦梁的连接节点采用销轴，与索的连接则使用套筒或索球。考虑到拉索预应力损失，索与撑杆连接处的摩擦力应越小越好，这点与撑杆的稳定控制有冲突。
根据实际工程经验，在连接处通过控制套筒长度来调节摩擦力达到合理值。
5.结构稳定性
拱梁在有足够的平面外支撑的前
提下是可以保证其稳定性的，对于单榀
张弦结构下弦以及撑杆稳定由拱梁曲
率确定。如图6所示其稳定性取决于撑
杆与弦梁连接点是否在同一水平线上，
对于需满足建筑外观要求上弦梁需做
成平直的梁，应在下弦设置交叉的稳定索。
拱形结构对非对称荷载较为敏感，张弦梁同样如此。如图7，当拱梁刚度较
小时，在非对称荷载作用下张弦梁结构的变形和某些部位的应力甚至比全跨荷载作用下还要大，这种情况下需增加拱梁刚度以有效减小结构的变形及拱梁的应力，提高结构受力性能。
对于小跨度的张弦梁结构，目前普遍认为其几何非线性特性不明显，在设计时采用线弹性分析即可达到满意的精度，而对于大跨度弦支结构则带有较强的几何非线性特征。为能准确反应张弦梁结构的整体稳定性能，通常采用荷载—位移全过程分析来考察结构的稳定性。另外初始几何缺陷对结构的极限承载力有较大的影响，张弦梁结构进行荷载—位移全过程分析时需施加初始几何缺陷。目前稳定分析对初始缺陷的选取主要采用一致缺陷模态法，即采用结构的最低屈曲模态作为初始缺陷分布，根据结构允许的最大偏差等比例施加到结构各节点。大量分析结果表明，张弦梁结构由于其独有的特性，最低阶屈曲模态并不一定是结构的最不利缺陷分布模态，即几何初始缺陷按最低阶模态分布施加所求得的稳定承载力的不尽合理。此时就需选择多阶屈曲模态施加初始缺陷，取其中最小的稳定承载力为最终结果。
张弦梁结构的施工方法：
中小跨度的张弦梁结构多采用满堂脚手架法或者整体吊装法直接安装，施工较为简单，而大型张弦梁结构跨度大、节点构造复杂，对施工安装精确度提出了更高的要求，也增加了钢结构的施工难度。目前国内外在大型张弦梁结构施工中常采用的方法主要有拼装施工法、滑移施工法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法等。
对某一具体的大跨度张弦梁结构选用何种适宜的施工方法，应根据结构自身的受力和构造特点，并综合考虑质量、安全、进度及经济因素，结合当地的施工技术和资源设备情况加以确定。
1.拼装施工法
大型钢结构由于受到运输和起重等条件的限制，不可避免地在施工现场进行构件的拼装。无论采用何种拼装方法，拼装过程必须遵循拼装单元能形成稳定体系的原则。可以将两榀主桁架附带中间次桁架构成稳定单元或单榀主桁架附带稳定索构成稳定单元或单榀主桁架附带稳定索。
1）拼装施工法的分类
（1）地面拼装和高空拼装
大型钢结构的拼装按拼装位置的不同可分为地面拼装和高空拼装。
地面拼装在拼装前需搭建拼装胎架；高空拼装除搭建拼装胎架外还要搭建拼装平台。
（2）散件拼装和整体拼装
由于运输、起重、施工场地限制及施工工期等多方面原因，通常将张弦梁结构分成若干段(或称单元)以方便运输和吊装，因此按拼装对象可分为散件拼装和单元拼装。
散件拼装是将若干杆件(弦杆、腹杆等)直接拼装成完整的张弦梁；
整体拼装是将若干张弦梁单元在施工现场的拼装平台上拼装成一个完整的张弦梁。
2）高空拼装施工技术
高空拼装与地面拼装本质相同，但是高空拼装在技术上难度更大一些，主要介绍高空拼装施工技术。
高空拼装施工法是通过架设脚手架、脚手板在空中形成一个操作平台，在平台上进行桁架高空拼装焊接、预应力拉索安装及在高空完成张拉的施工方法。高空拼装法分为高空散件拼装和高空分段整体拼装。
（1）高空散件拼装
高空散件拼装是在施工现场无法进行吊装或无拼装场地情况下，将下好料的散件在高空操作平台上直接定位、对接拼装、落位的一种安装方式。高空散件拼装的施工难度较大，且此时的操作平台上除了用脚手架、脚手板搭成的拼装平台外，还需要有用于散件拼装的拼装胎架。
（2）高空分段整体拼装
高空分段整体拼装就是将已经拼装好的桁架单元(通常由于桁架体积及重营过大将整榀张弦梁分成若干拼装单元)吊至高空设计位置的拼装操作平台上，进行整体拼装。整体拼装要求张弦粱单元拼装的精度较高。
高空拼装施工法对施工设备的要求较为简单，只需一般的起重设备和钢管脚手架即可进行高空安装。但高空拼装法具有脚手架用量大、高空作业多、工期长、技术难度高等缺点。目前高空拼装施工法在各类型张弦梁、网架的施工安装中均有运用。
2.滑移施工法
目前我国已建成的一些大跨度张弦梁结构，如广州国际会展中心和哈尔滨国际会展体育中心，都采用了滑移施工技术。现代滑移施工技术集计算机、电气、液压、机械及传感技术于一体，通过计算机同步控制使构件平稳、安全、快速滑移到指定位置。在此类结构中，滑移施工以其施工速度快、投入的大型机械设备少而受到青睐。
1）滑移施工方法及其分类
滑移施工法是通过设置在结构下部的滑移轨道，利用牵引设备将结构或胎架滑移到指定位置的一种施工方法。滑移施工技术主要分两类：胎架滑移和结构主体滑移。其中，结构主体滑移又可分为单片滑移，分段滑移和累计整体滑移等多种方法，按滑移轨迹又可分为直线滑移和弧线滑移，按滑移轨道的位置又可分为地面滑移和高空滑移。滑移方案的选择必须基于结构体系现场条件等多重因素的综合比较和考虑。下面介绍两种常用的滑移施工方法。
（1）单片滑移施工
单片滑移施工技术是对结构的单片（通常为有一定刚度的受力单元）一次滑移到位，然后依次滑移其他“片”到设定位置的一种施工方法。
单片滑移时对结构的刚度
要求很高，要求保证结构的侧
向稳定性，因此对桁架结构，
往往是两榀桁架加上桁架之间
的支撑，有时还要加上桁架之
间的檩条一起滑移。单片滑移
的优点是牵引力小、牵引设备
简单（一般只要手拉葫芦或电
动卷扬机就可以达到牵引力要
求），缺点是补空的后装构件
量大。
如图简单的展示了单片滑
移施工技术的操作流程。步骤
一是拼装平台上桁架的拼装阶
段；步骤二是桁架从拼装平台
上滑移至滑移轨道的初步滑移
阶段；步骤三展示了桁架在滑
移轨道上的滑移过程；步骤四为单片桁架滑移到位阶段；步骤五六是其他单片桁架依次滑移到位的情形；步骤七为全部桁架滑移到位的情况。
（2）累积滑移施工
累积滑移施工技术是将结构的单片滑移一个单元距离，然后在胎架上安装与其相联系的单片，在滑移一个单元，然后逐步累积，滑移到位，最后全部结构滑移到设计位置一种施工方法。
累积滑移时往往结构的支撑和檩条都已安装上，因此保证了结构的侧向稳定性。累积滑移时牵引设备牵引的重量大，要求牵引力大，因此对牵引机机械要求高。另外，累积滑移要很好的保证两遍滑移量的同步性，累积滑移的优点是结构整体性好，后装构件极少，缺点是对牵引设备要求高，即要求牵引设备牵引力大
且同步性好。
如图简单的展示了累
计滑移施工技术的操作流
程。步骤一是拼装平台上桁
架的拼装阶段；步骤二是桁
架从拼装平台上滑移至滑
移轨道的初步滑移阶段；步
骤三展示了横加第一、二榀
在滑移轨道上的滑移过程；
步骤四是其他单片桁架依
次滑移到位的情形；步骤五
为全部桁架滑移到位的情
形。
对于一些大跨度项目，高空滑移施工成功解决了起重机吊装就位的困难，并且能够有效的节约拼装支架的费用，占地面积少，能够配合土建施工同步进行，
在大跨度空间钢结构等众多复杂工程中均有广泛的应用。国内采用此施工法的代表工程有哈尔滨国际会议展览体育中心1号工程、青岛流亭机场新航站楼等。2）滑移轨道的设计
滑移轨道设计要考虑结构的滑移施工方案实施情况，滑移轨道在结构上的位置、滑移轨道的数量、滑移轨道的规格、滑移轨道的节点设计和埋件设计、滑移轨道的施工方案等都要与结构的整体设计相配合。
（1）滑移轨道的设计步骤
滑移轨道的设计可遵循以下步骤进行：①根据施工方案确定滑轨在混凝土结构上的位置，并根据实际情况，确定埋件的形式和位置，并进行埋件设计；②根据整体结构对钢筋混凝土结构的作用力情况，确定滑轨的数量和规格，并进行滑轨设计；③进行节点设计。
（2）滑轨位置及埋件设计
根据钢筋混凝土的结构情况，滑轨一般设在钢筋混凝土梁上活在钢筋混凝土柱（或钢柱）之间架设轨道钢梁，滑轨设于其上，如图所示。
滑轨的位置和数量根据计算张弦桁架杆件内力和跨中挠度确定。滑轨用材根据张弦桁架跨度、重量和滑移方法选择，对于较小跨度可采用槽钢、工字钢，大跨度张弦栉架可采用钢轨作为滑移轨道。钢轨如置于钢筋混凝土梁上，在钢筋混凝土梁上部需间隔设置预埋钢板，钢板下部焊接锚筋，锚筋伸入混凝土梁内部，轨道焊接在预埋钢板上部。埋件数量与位置根据计算轨道下方混凝土梁或钢梁的强度和挠度确定，锚筋直径及锚固长度按照相应的构造要求确定，锚筋和预埋钢板连接角焊缝需要作抗剪计算。
（3）滑轨及其连接节点的设计
滑轨设计要求计算滑轨的刚度及局部承压验算。节点设计要易于施工，保证滑轨的受力和构造合理。
3.整体吊装法
整体吊装施工法是将桁架或桁架与桁架组成的空间受力单元拼装成构件后进行整体吊装至设计位置就位，预应力拉索的安装和张拉均在地面完成。整体吊装可分为地面单榀拼装后整体吊装、地面多榀桁架及其支撑构件拼装后整体吊装。
4.整体提升法
整体提升法是采用液压提升设备或起重设备将结构的整体或一部分从下往上提升它与吊装法采用的机械设备和施工步骤都有不同，而且有本质上的区别：前者只能做垂直的起升，不能做水平移动或转动；后者不仅能做垂直起升，而且可在高空移动或转动。
整体提升法要使结构的整体或部分在地面或楼面拼装好后，再用液压提升设备辅
之以起重设备，将其提升到设计位置就位。
吊装法是将结构的构件直接用起重设备吊装到设计位置就位。、
5.整体提升法
整体顶升法是将在地面或楼面上拼装好的衔架或网架，利用已建好的建筑物承重柱或其他辅助设施作为顶升的支承结构，用液压顶升系统将结构顶升至设计标高后就位。
整体顶升法与整体提升法类似，即只能做竖直方向的运动。与整体提升法不同的是，整体顶升法的起重设备在构件或结构的下面。
四、未来发展与应用展望
随着经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，张弦梁结构会越来越成熟。张弦梁结构的预应力度越来越高。随着预应力水平的增加，结构的用钢量越来越低，结构的效率越来越高。随着张弦梁结构的发展，施工过程中预应力成形的施工方法和保证措施在工程实践中也将不再成问题。未来通过张弦梁结构中下弦索与腹杆的连接方式，索头的构造以及腹杆与上弦杆的连接方式的不断完善，张弦梁结构的整体性也会越来越强，结构形式也会越来越新颖。同时，随着研究的深入，张弦梁结构的受力也将更加合理，不再有各项的盈利损失事实上事实上身上，而且其承载能力更高。先进的施工设备和施工工艺，也会让张弦梁结构的施工速度越来越快，工期越来越短。建筑材料的高速发展，也会推动张弦梁结构向着经济绿色方向前进。未来的张弦梁结构将会不仅仅局限于建筑行业，还将渗透到各行各业，比如采矿业等等。
总之，张弦梁结构的前景十分巨大，有待我们去开发。相信不远的将来，张弦梁结构应用会越来越广泛，张弦梁结构建筑会越来越能满足现代建筑美学以及人们的使用要求。
五、结语
张弦梁结构经过十几年的发展已经逐渐成为大跨度空间结构中研究最多、发展最快、应用最广的结构体系之一。但是张弦梁结构技术还在日臻完善，所以对于张弦梁结构的研究还远没有结束，在今后的工作生活中，要针对存在的问题结合工程实例展开孜孜不倦的分析和研究，使张弦梁结构在健康蓬勃的氛围中，向前一路高歌猛进。
参考文献：
《索结构体系、设计原理与施工控制》郭彦林田广宇著科学出版社
《大型张弦梁结构的设计与施工》黄明鑫著山东科学技术出版社
《悬索结构设计》沈世钊徐崇宝等著中国建筑工业出版社
《张弦结构体系》陈志华著科学出版社
《大跨张弦空间结构的发展与展望》李斌杜文峰四川建筑科学研究期刊
《索结构在建筑领域的应用与发展》陈志华第十二届全国现代结构工程学术研讨会
《建筑索结构的类型及其应用》张毅刚施工技术期刊
张弦梁结构的历史、现在和未来
姓名：朱纪明班级：土木1303 学号：201351007 指导教师：杨有福
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！
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
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：
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
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
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。
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
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
第4卷 第4期空 间 结 构1998年11月 张弦梁结构的有限元分析a 刘锡良 白正仙 (天津大学 天津300072) 摘 要 本文介绍了新型大跨空间结构——张弦梁结构,并提出用线性及几何非线性混合单元有限元法分析张弦梁结构的方案,通过计算分析表明了本文方案的正确性及合理性,本 文的工作为张弦梁结构的实际应用提供参考。 关键词 张弦梁结构 混合单元有限元分析 线性分析 几何非线性分析 一、引 言 平面张弦梁结构(Beam String Structure,简记为BSS)是由拱梁、弦及撑杆组合而成的平面承力结构(图1)。将其适当布置,可形成受力合理,施工、运输方便的膜屋面的支撑结构,即空间BSS(图2)。张弦梁膜结构具有自重轻,透光性好,节省能源,降低使用费用并造型美观等优点,在日本已经广泛应用于跨度达到150米的大跨结构,并在下雪量大的地区也得以应用。可是有关张弦梁结构的文献目前很少,文献[1]对张弦梁结构进行了理论及实验研究,但文献中只给出理论结果、实验过程及结果,而未涉及理论分析的具体内容;文献[2]则从有效控制弦的拉力的角度进行了讨论分析。为将张弦梁这种受力性能良好的结构引入到我国,并改进采用,进行张弦梁结构的分析讨论是有意义的。 图1 平面BSS图2 空间BSS 本文根据张弦梁结构的特点,提出用混合单元有限元法进行分析的方案,即提出将拱梁近似离散为若干直梁元,撑杆视为与拱梁刚接的梁元(或与拱梁铰接的杆元),连接杆和弦视为不 a文稿收到日期:1997.12.22。
能受压的杆元的力学模式。用通用有限元软件ALGOR92对文献[1]给出的实验模型进行了线性及几何非线性分析计算,将计算结果与文献[1]的结果进行了比较,证实了本文提出的力学模式的正确性及研究方法的合理性。本文的工作为张弦梁结构的实际应用提供参考。 二、定性分析 拱式结构主要以拱轴向压力形式传递荷载,传力途径短而明确,是结构效率高的平面结构体系。拱结构的一大缺点是对支座的外推力较大,对支座的锚固要求较高,并且,拱结构的支座外推力随着跨度的增大而增大。当拱式体系用于大跨结构时,支座处理的困难也随之加大。BSS则通过在张弦梁两端张拉弦的办法,使弦负担拱产生的外推力。并且通过撑杆对弦施加预应力以使拱梁产生与使用荷载作用时相反的位移,从而部分抵消外载的作用,所以BSS是充分发挥拱型及索材优势的有效结构。 三、计算分析 1.程序的验证 本文拟用通用有限元程序ALGOR92,进行BSS的结构分析。为证实通用程序在线性分析及考虑预应力的几何非线性分析时的有效性,先用其计算了文献[3]中的算例。算例是网格数为9×9的预应力正放四角锥网架的计算模型。计算中将网架杆件、下撑杆及预应力构件均视为杆元。文献[3]分初始加载阶段、预应力阶段和继续加载阶段等三个阶段作了计算。在前两阶段不考虑预应力构件的刚度;在继续加载阶段考虑了预应力构件的刚度。初始阶段的节点荷载为0.5kN(包括自重),继续加载阶段为1kN。预应力值取为8kN。 本文先用线性分析方法计算了节点荷载为1kN的没有预应力构件的网架的反应;接着用几何非线性分析方法计算了考虑预应力构件的网架的反应,即分两个增量步:第一步荷载取到0.0001kN,以便计算预应力的效应,第二步取到1kN。收敛精度取0.001。第一步迭代二次收敛,而第二步迭代一次就收敛了。本文采用的支座条件是两相临边为铰支座,另两相临边为滑动支座;弹性模量是2.06×105N/mm2。图3(d)～(e)给出了上弦节点挠度图,图中的虚线和实线分别表示考虑和不考虑预应力的结果,圆形标记和三角形标记分别表示文献[3]和本文的结果。图3(a)～(c)只给出了与文献[3]内力分布图相应的本文的结果。表1给出内力对比情况。 从图3(a)～(e)及表1可见,本文计算 结果与文献[3]中的值稍有差别,这可能与支座条件,计算参数如弹性模量等取得不一致及计算步骤不一致等等有一定的关系,但本文结果仍然很好地反映了施加预应力后结构刚度提高,内力分布改善,挠度减小的规律,并且本文结果与文献[3]结果差异之小,足以满足分析精度。由以上的分析计算及文献[4]可证实ALGOR92软件 表1 预应力网架与普通网架内力对比表 预应力网架普通网架 文献[3]本文文献[3]本文最大拉力(kN)16.1313.6821.6317.45最大压力(kN)-12.51-13.64-10.75-15.64
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：
第13卷第2期2007年6月 空 间 结 构 SP A T IA L ST RU C T U RES V ol.13No.2Jun.2007 收稿日期:2006-06-15. 作者简介:姜正荣(1971—),男,江苏盐城人,博士研究生,讲师,主要从事大跨度空间结构研究. 一维张弦梁结构设计中的几个问题探讨 姜正荣,王仕统 (华南理工大学土木工程系,广东广州510640) 摘 要:各种结构都有其经济适用范围,通常跨度100m 左右的梁式结构用钢量约为80kg /m 2[1].一维张弦梁结构亦属于梁式结构,其用钢量与跨度的平方成正比.本文对一维张弦梁结构设计中的几个问题进行了探讨,包括拉索与撑杆的转角摩阻、拉索预应力的合理取值和安全系数判定、结构自重与跨度的近似关系以及两种计算模型的分析比较等,可供工程设计者参考. 关键词:一维张弦梁结构;转角摩阻;预应力拉索;安全系数 中图分类号:T U 394 文献标识码:A 文章编号:1006-6578(2007)01-0038-03 Discussion on several problems of design of plane beam string structures JIAN G Z heng-rong ,W AN G Shi-tong (Civ il Engineering Department ,South China Univ ersity of Technology ,Guangzhou 510640,China ) Abstract :Generally ,the steel consumptio n of beam structures is about 80kg /m 2 w hen its span is about 100m eters .Plane beam string structures belo ng to beam structures ,and the steel consumptio n is directly propor tional to squa re of span .In this paper ,sev eral pro blems of desig n o f plane beam string structures hav e been discussed,including how to consider the corner friction,the reaso nable v alue and ev aluatio n of safety factor of prestressed cable,approximate relationship betw een self-w eight and its span,a nd the com pariso n betw een tw o calculatio n models etc .Conclusio ns obtained can be refered by desig ners .Key words :beam string structure;co rner frictio n;prestressed cable;safety facto r 张弦梁结构(Beam String Structure,简称BSS)由拱、撑杆和拉索组成(图1),三者形成自平衡体系,其结构特点是索受拉、撑杆为受压二力杆、拱为压弯构件.拉索一般选用高强材料,截面不大,而撑杆数量少,截面一般由长细比控制.因此,张弦梁结构的用钢量,主要取决于拱的用钢量. 对一维张弦梁进行结构设计时,需要进行承载能力极限状态和正常使用极限状态下的结构分析,从而确定结构的几何特性(矢跨比、撑杆数目等)和构件的截面尺寸,以保证结构在各种荷载组合下的安全性能. 1997年建成的上海浦东国际机场候机楼首次采用一维张弦梁结构,最大跨度l =82.6m [2],间距 9m ,单榀重量55t,结构剖面如图1(b )所示;2003 年,深圳国际会展中心采用2个跨度l =126m 的一维张弦梁结构,但拱形刚架采用焊接箱形截面(图1(c)).张弦梁结构中的拱亦可采用倒三角形断面的格构式(图1(a )),如广州国际会展中心主展厅[3] (跨度l =126.6m )、哈尔滨国际会展中心 [4] (跨度l =128m )等屋盖结构均采用此形式. 本文对一维张弦梁结构设计中的几个问题进行探讨. 1 拉索与撑杆的转角摩阻 大跨度张弦梁结构施工中,拉索通常两端张拉,
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责任公司，安徽淮北 235000） 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 1 引言 张弦梁结构已应用多年并得到发展。上世纪90年代日本建造十几座类型各异的以张弦梁为主要受力结构的场馆就是例证；1997年建成的上海浦东国际机场候机楼，是国内首次将张弦梁结构应用于超大跨空间结构；广州的国际会展中心也在屋盖体系中采用张弦梁结构等。张弦梁结构的研究和应用尚处于初级阶段，在此就张弦梁结构特征、成形过程和理论研究问题作一简要介绍，并提出建议。 2 张弦梁的结构特征 张弦梁结构的整体刚度来自抗弯构件截面和与拉索构成的几何形体，是介于刚性结构和柔性结构之间的半刚性结构。结构特征：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。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大于单纯刚性构件的刚度。同等荷载作用下，张弦梁结构的变形比单纯刚性构件小得多。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，易于设计与制作。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。⑤建筑造型适应性强。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，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。⑹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
张弦梁设计 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性，适用于矩形平面的屋盖结构。双向张弦梁结构由于交叉平面张弦梁相互提供弹性支撑，形成了纵横向的空间受力体系，该结构适用于矩形、圆形、椭圆形等多种平面屋盖结构。多向张弦梁结构是平面张弦梁结构沿多个方向交叉布置而成的空间受力体系，该结构形式适用于圆形和多边形平面的屋盖结构。辐射