弦支穹顶专项报告

大连体育馆工程弦支穹顶索张拉技术摘要：此文章通过大连体育馆的建筑体系进行研究——弦支穹顶索结构的拉伸张力以及程度，制定出了一套较为完善合理的拉伸方案体系。

在进行施工的时候应该及时做好事前准备。

因为在施工的过程之中整体效果尚未完善，因此穹顶的整体框架模式较不稳定。

所以按照有限元计算标准的体系规划，应用有限元计算应用ANSYS形成标准化的施工细节整合，使用了APDL语言进行仿真标准策划，保障施工细节以及框架能够保持良好的安全效果。

通过此课题的调研，能够对我国未来张力拉伸工程的效果进行很好的保障，有着良好的研究前景。

关键词：弦支穹顶；张拉；仿真计算；-1-大连体育馆工程弦支穹顶索张拉技术1 大连市体育馆项目背景介绍1.1 工程简介大连体育馆弦支穹顶钢屋盖的形状类别为椭圆形，屋盖的框架标准以及水平标准的倾斜程度较为平衡，其中最大的跨度范围为145.4m×116.39m，建筑总高度为44.7米。

主体弦支穹顶结构是一项经典的钢材质建筑，在上端范围能够使用整体框架类别进行完善，高度约2.4m;其中下端的类别为环形区域，通过支撑点以及环形索区进行完善，共设3 环，当中各项建材的杆管工共24根，内部各项建材的杆管工共16根，撑杆高度10m。

杆管均采用圆形进行加工，两端进行焊接，撑杆与索系之内利用节点进行连接。

上弦空间管桁架与钢索的连接端点进行调整，设置拉索以及形式标准之上能够组成完善的机制类型，通过径向区域得到维护，共设3环，共有拉索174根，钢索总重量约为250吨，其中最重拉索为1954kg。

在拉索之间最大的应力数值为3461.6KN。

大连市体育馆整体效果图如图1.1所示。

图1.1 大连市体育馆效果图1.2 工程特点大连市体育馆主体结构钢屋盖使用了巨型的穹顶支架作为标准化的体系流程，为重点的应力钢材建设标准，屋盖结构和水平状态形成了倾斜化的优势组建，跨度为145.4m×116m，当中最高的数值高度标准为45米，矢跨比1/10，上端使用了巨型的框架结构标准，高度约2.4m；下部索杆体系为肋环型，使用杠杆以及索线进行引导，共设3 环，其中外环和中环有撑杆、环索、径向索各24根，内环有撑杆、环索、径向索各16根，撑杆高度10m。

弦支穹顶结构综述摘要：本文介绍了弦支穹顶结构的工作机理及工程应用，对该结构的理论研究、试验研究和施工方法的现状进行了总结并做了展望。

关键词：弦支穹顶、理论研究、试验研究、施工方法Abstract: This paper introduces thesuspend-domestructure andworkingmechanism ofthe engineering application,thestructureofthetheoretical research,experimental study and constructionmethodsare summarizedand prospected.Keywords:suspendome,theoretical research,experimental study,construction method引言弦支穹顶结构1993年由日本学者川口卫提出，结构利用张拉整体的思想，提高了单层网壳结构的整体刚度，降低了单层网壳的缺陷敏感性，充分发挥材料性能，降低钢材使用量，从而使得网壳可以应用于更大的跨度。

弦支穹顶结构概述1.1工作机理弦支穹顶结构上弦为单层网壳，下弦为撑杆和预应力索形成的张拉整体结构，给索施加的预应力，通过撑杆传递给单层网壳，使上弦产生反拱，使结构在使用荷载作用下的内力和变形减小。

预应力索主要承担了上弦部分产生的外推力，使结构整体部分形成自平衡体系，减小环梁的水平推力。

同时，预应力索增大了结构的整体刚度。

1.2工程应用弦支穹顶结构由于受力合理、造型美观，一经提出就受到设计人员的青睐，应用于实际工程。

日本是最早应用这一结构形式的国家，“光球”穹顶是世界第一座采用弦支穹顶结构的屋盖，跨度35m，屋顶最大高度14m。

“光球”穹顶只在单层网壳的最外层下部布置了张拉整体结构，并将径向拉索改为钢管，通过对钢管施加预应力，使周边环梁的水平推力为零。

几个大跨度弦支穹顶结构的比较与分析汇报内容一、弦支穹顶的结构特点二、结构组成对比与分析三、施工方案对比与分析四、小结一、弦支穹顶的结构特点结构特点弦支穹顶结构又称之为索承网壳结构，是传统的单层或双层网壳结构和索穹顶结构结合的衍生物，它综合了单层网壳和索穹顶结构优良性能于一体，是一个由单层或双层网壳代替索穹顶的上层索网后形成的一种新型杂交结构。

弦支穹顶结构通过下层索系、上层刚性网壳和竖向撑杆共同工作而承受外部荷载，结构通过对下层索系（径向索和环向索）施加预应力而为结构提供足够的竖向刚度，并在结构内形成水平作用自平衡的结构体系。

二、结构组成对比与分析典型工程近几年来国内对弦支穹顶结构进行了比较多的理论分析和试验研究，已经建成的弦支穹顶结构也不少，近几年建成的有：武汉体育中心体育馆(115X135m)、济南奥体中心体育馆（122m)、常州体育会展中心体育馆(120X80m)、北京工业大学体育馆（93m）、三亚体育中心体育馆（76m）、安徽大学体育馆(76.2m）等，我有幸参与了其中四个工程的施工。

这里将对其中体系、外形、施工方法上均有代表性的三个工程的施工技术做一个简要介绍。

安徽大学体育馆钢屋盖平面为边长44m的正六边形，对边距离为76.2m，正六边形柱网外接圆直径为88m，最大挑檐长度6m，屋盖最大高度11.55m；屋盖中央设置边长12m正六边形的采光玻璃天窗。

屋盖上层为箱型构件的正交正放网壳（中间采光顶为凯威特型），下层索系为4道环索、6道径索和撑杆组成，六边形的每边设置6个支座，在采光顶的正六边形周围和结构外沿正六边形周围分别各设置了一圈封闭的三管桁架，外沿的封闭桁架。

以人为本科技为先精工钢构集团JINGGONG STEEL GROUP 安徽大学体育馆斜拉杆斜脊梁撑杆环索以人为本科技为先安徽大学体育馆＋＋单层网壳支承索系与撑杆边缘支撑构件以人为本科技为先常州体育馆体育馆平面为椭圆形，长轴为120米，短轴80米，屋盖矢高23米。

弦支穹顶结构施工技术及施工全过程模拟措施分析作者：何彦林来源：《现代装饰·理论》2012年第09期摘要：本文以弦支穹顶结构施工为研究对象，从弦支穹顶结构施工技术分析以及弦支穹顶结构施工全过程模拟措施分析这两个方面入手，围绕这一问题展开了较为详细的分析与阐述，并据此论证了该计算模拟与模拟计算方式在针对弦支穹顶结构施工进行稳定且精确控制的过程中所起到的重要作用与意义。

关键词：弦支穹顶；结构施工；全过程；模拟；技术；措施；分析在当前技术条件支持下，弦支穹顶结构施工应用最普遍与成熟的方式即为张拉预应力索结构施工技术，这一点是毫无疑问的。

换句话来说，弦支穹顶结构施工阶段分析的重点内容在于对张拉全过程的分析。

然而当前的实际情况在于：相关研究学者有关张拉过程的分析并未能够深入考虑施工全过程模拟相对于施工工艺的影响，并且有关张拉机理的研究也存在较为显著的缺失，以上问题均直接导致了所确定拉张模拟算法无法完全与工程实际相契合。

本文基于对弦支穹顶结构施工技术的分析，提出了包括施工顺序、预应力张拉施加形式、临时支撑系统以及预应力张拉形式在内的四大关键施工环节模拟参数，并借助于有限元分析方式构建相应的时变模型与计算程序，现对其做详细分析与说明。

一弦支穹顶结构施工技术分析大量工程实践研究结果表明：从某种角度上来说，弦支穹顶结构施工阶段的受力状态与施工技术存在着极为密切的联系，针对施工阶段张拉全过程进行模拟分析的前提在于对现阶段弦支穹顶结构施工技术做出合理分析与研究。

具体而言，应当重点关注以下几个方面的问题：①施工顺序：包括杆件拼装、结构张拉以及结构吊装这三个方面；②预应力张拉施加形式：包括张拉环向索、张拉径向索以及顶升撑杆这三个方面；③临时支撑系统：包括满堂脚手架、临时台架以及临时支撑这三个方面；④预应力张拉形式：包括张拉顺序与张拉批次这两个方面。

二弦支穹顶结构施工全过程模拟措施分析我们知道，在弦支穹顶结构性施工全过程当中，拉张施工阶段从本质上来书属于一个时变性过程，即包括杆件个数、荷载作用力以及准结构边界性指标在内的相关参数均处于动态变化性过程当中。

弦支穹顶钢结构施工技术的浅述关键词：弦支穹顶结构、温度应力、变形监测一、概述因弦支穹顶屋盖钢结构具备自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点，目前在我国在体育设施、重大公益式建筑和标志性建筑的屋盖系统已经广泛使用。

本文拟针对弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术、主要施工程序进行探讨。

弦支穹顶屋盖钢结构一般由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。

本文介绍的深圳龙岗坪山体育中心的弦支弓顶结构体系钢结构为空间圆形钢结构屋盖，跨度72米，高度28.81米，上部单层网壳网格布置形式为葵花型布置形式。

下部弦支索杆体系为肋环型布置，设置二道环索，局部布置构造钢棒。

屋盖大部分节点为相贯焊节点，部分采用了铸钢节点.二、弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术方案选型和相关的重点、难点通常弦支穹顶屋盖钢结构施工采用吊装、升顶和常规脚手架散装等施工方法；由于本次弦支穹顶工程是在土建结构上安装，土建先行施工后，吊车无法进入吊装点，故吊装方案不可采用；因体育馆内土建看台及相关设施均施工完毕，升顶施工需搭设超高的制作平台，费用太高，故采取升顶方法也不可；因此，本次工程拟定采取脚手架空间散装的施工方案.弦支穹顶具备跨度大、高度高、焊接量大的空间圆形工程特点，采取脚手架空间散装的施工方案，须控制如下主要重点和难点：a.钢结构屋盖弦支穹顶焊接温度应力和变形的预控；b.钢结构屋盖弦支穹顶下弦环索张拉和拉杆张紧工艺；c.张拉过程中的变形监测与控制；d.超高脚手架的安装与拆除施工与安全防护措施。

弦支穹顶钢结构施工技术的浅述关键词：弦支穹顶结构、温度应力、变形监测一、概述因弦支穹顶屋盖钢结构具备自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点，目前在我国在体育设施、重大公益式建筑和标志性建筑的屋盖系统已经广泛使用。

本文拟针对弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术、主要施工程序进行探讨。

弦支穹顶屋盖钢结构一般由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。

本文介绍的深圳龙岗坪山体育中心的弦支弓顶结构体系钢结构为空间圆形钢结构屋盖，跨度72米，高度28.81米，上部单层网壳网格布置形式为葵花型布置形式。

弦支穹顶结构设计分析来源网络作者：彭添刘振华刘祥字发布于2012/12/22 16:53:29 评论(0)有16人阅读1 工程概况三亚市体育中心(三亚市中等职业技术学校二期场馆)位于海南省三亚市，西临师部农场路，南接金鸡岭路，东靠东岸北路，北侧为技术学院一期工程用地，由体育馆、体育场、游泳馆三部分组成，是三亚市及职业学校新校区的标志性建筑群。

体育馆总建筑面积12 764．8 m2，总座位2 934席；屋盖覆盖面积6 550 m2，采用预应力弦支穹顶钢结构体系。

游泳馆总建筑面积4 621．3 m2，337座，屋盖覆盖面积3 700 m2，采用焊接球空间网架结构。

体育馆主馆钢结构屋盖形状为圆形，直径为75．36 m，屋盖矢高为8．288 m；整个屋盖覆盖面积为3 700 m2。

屋盖采用弦支穹顶结构体系。

该结构体系由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成，上部单层网壳网格布置形式为Kiewitt型；下部弦支索杆体系以肋环型布置，设置3道环索，径向为钢拉杆；其中撑杆采用圆钢管，上下端铰接。

该结构具有用钢量小、结构轻盈、钢结构构件截面类型少的特点。

计算简图如图1所示。

本工程索承单层网壳屋盖，除具有一般索承单层网壳的结构特点外，还具有以下特点。

1)网壳矢高为8．288 m，矢跨比为8．288／75．36=0．11。

网壳矢跨比不大，屋盖刚度一般，在施加预应力后，其网壳面外刚度有较大提高。

2)屋盖结构与下部混凝土结构采用三向铰支座。

3)在使用阶段，结构主要受力状况为：环向杆和拉索受拉，径向杆和撑杆受压。

而在预应力张拉阶段，除索受拉外，网壳各杆件和撑杆均受压。

4)在撑杆下节点处，撑杆、环索和径向钢棒的内力相互平衡，其中环索内力最大，撑杆内力最小。

改动其中任何一个构件的内力，其他构件的内力也相应改变。

5)索承单层网壳屋盖为圆球形，且各方向上的结构布置较为均匀，因此结构受力比较均匀，内力变化幅度比较小。

6)对结构的构件布置情况及传力特点的分析得知，中心处由环向索、径向钢棒、竖向撑杆及钢管网壳组成的屋盖可以作为一个自承重的结构受力单元；其内力通过外层钢管网壳传递至下一圈由环向索、径向钢棒、竖向撑杆及钢管网壳组成的结构单元，此单元不能自承重，而是通过与上一层结构单元联合组成能自承重的结构受力单元。