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新型弦支穹顶结构分析与设计弦支穹顶结构是一种由弦组成的平支撑结构特殊形式，其特点是外部形式美观极佳，具有抗风、抗压抗弯结构，而且表面质地完美，这种结构能够被广泛的使用于场馆的设计，例如体育馆，以及其它装饰类建筑。
从力学角度来看，弦支穹顶由一组无结而又呈曲率的弦组成，能够使结构的自重发挥抗压的能力，从而达到满足表面抗弯的目的。
而且由于弦两端固定，所以结构不能产生任何动态效应，所以结构也极易被大量应用。
新型弦支穹顶结构可以将采用了微小体积、重量轻、构造几何形状复杂的元素，在穹顶的整体构造中，这些元素的形态可以组成更大的空间曲面，从而赋予了弦支穹顶结构更大的灵活性和更多的设计元素。
当设计一个新型弦支穹顶结构时，应该首先考虑其结构力学性能，它的抗压、抗弯和抗滑移性能，以及在必要时要考虑其强度、可靠性和结构稳定性，其次要考虑弦支穹顶结构的形式，它的重量、特殊截面，以及选择结构材料和构件抗裂，抗冻性等的机械性能。
新型弦支穹顶结构的设计首先依据结构的特性，采用适合的计算方法和计算工具，结合工程实践经验，结合工程实际情况，综合考虑地质地质条件，确定所需弦支穹顶结构的型号、截面及其相关参数，并分析计算弦支穹顶结构的抗压、抗弯强度、稳定性及其结构的各种力学性能指标，以及它们在穹顶系统内部分布情况等。
在建筑构造过程中，应用新型弦支穹顶结构的方式有模板和叠加的方式，模板的塑形过程是施工中重要环节，要严格把控模板的正确安装和夹紧度，确保各模板构件无法滑移。
为了更好的利用材料特性，并合理组织支承构件，采用穹顶节点连接及网型连接要求，确保穹顶结构在一定范围内是固定状态，以确保结构可靠稳定性。
当在安装新型弦支穹顶结构时，还要注意安装条件，确保在构建过程中结构的稳定性，确保稳定性的保证不能仅靠立柱、横梁或支柱等纵横向构件，安装时需要均匀布置横杆来支撑结构以维持穹顶整体的构造及构件的稳定性。
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。
目录第一章钢结构工程概况 (4)第1节工程概况 (4)1、工程概况与特点 (4)2、主要材料 (5)3、结构形式 (8)第2节节点形式 (11)第3节分承包内容 (11)第二章工程难点与施工技术措施 (12)第1节工程难点 (12)第2节施工技术措施 (12)第三章工程管理目标 (13)第1节质量目标 (13)第2节工期目标 (13)第3节工程成本造价控制目标 (13)第4节安全目标 (13)第5节环境保护和文明施工目标 (14)第6节技术创新目标 (14)第7节培训和教育目标 (14)第8节团结合作目标 (14)第9节工程管理目标 (14)第四章项目管理及施工部署 (14)第1节项目管理组织机构 (15)第2节工程施工部署 (15)第3节施工流水段的划分 (16)第4节场钢结构施工平面布置 (17)第五章施工准备 (17)第1节施工现场准备 (17)第2节施工技术准备 (18)第3节人员配备 (18)第4节施工机械设备及仪器准备 (19)第六章施工方法 (25)第1节主要的施工方法 (25)第2节充分应用电子计算控制液压千斤顶提升新技术 (25)第3节钢结构施工顺序： (25)第4节拱架、拱架支撑、屋架弦杆分段确定原则： (27)第5节地面拼装工艺： (27)第6节焊接技术 (29)1、 6.6.1焊缝的要求 (29)2、 6.6.2主要焊缝的焊接形式 (29)3、 6.6.3.施焊技术 (32)第7节高空对接屋架 (32)第8节提升技术 (33)1、 6.8.1提升工作原理 (33)2、 6.8.2提升工艺设计及计算 (34)3、 6.8.3提升过程 (36)4、 6.8.4提升过程中结构受力分析 (39)5、 6.8.5桁架提升工艺流程 (40)6、 6.8.6拱架提升过程中注意事项 (41)第9节施工测量 (41)1、 6.9.1测量准备工作 (41)2、 6.9.2测量内容 (42)第七章质量保证体系及措施 (42)第1节质量保证体系 (42)第2节质量保证措施的控制项目及重点控制内容 (42)1、7.2.1加工制作 (42)2、7.2.2安装过程 (42)3、7.2.3提升过程 (43)第八章工期保证措施 (43)第九章冬期施工技术措施 (43)第1节冬期施工任务概况 (43)第2节冬期施工一般要求 (44)第3节冬施技术措施 (44)1、9.3.1安装方面 (44)2、9.3.2焊接方面 (44)3、9.3.3.仪器使用要求 (45)4、9.3.4塔式起重机 (45)第十章安全保证措施 (46)第十一章附录：技术规范书 (48)第1节本工程设计采用的规范与规程 (48)第2节本工程施工及材料应依据的规范、规程与标准 (49)第3节钢结构材料要求 (49)第4节钢结构施工详图 (50)第5节钢结构的制作要求 (50)第6节管材的下料、弯曲及焊接 (51)第7节钢结构的除锈与防腐 (52)第8节其他 (52)第9节钢结构材料用量及说明 (52)钢结构工程概况第一节工程概况1.1.1工程概况与特点某大学体育文化综合馆位于某大学校园内，规划用地面积20650m2，占地12010m2，总建筑面积21882m2（含风雨跑道1590m2）。
案例一：美国亚特兰大体育馆（佐治亚穹顶）索穹顶结构索穹顶结构是20世纪80年代美国工程师盖格（Geiger）发展和推广富勒（Fuller）拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构，是一种结构效率极高的力集成体系或全力体系。
它采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受压杆件，通过施加预应力，巧妙地拉成穹顶结构。
该结构由径向拉索、环索、压杆、拉环和外压环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。
整个结构除少数几根压杆外都处于力状态，可充分发挥钢索的强度，这种结构重量极轻，安装方便，经济合理，具有新颖的造型，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
1992年，美国工程师维（M.P.Levy）和T.F.Jing对盖格设计的索穹顶结构中索网平面刚度不足和易失稳的特点进行了改进，将辐射状脊索改为联方型，消除了结构部存在的机构，并取消起稳定作用的谷索，成功设计了佐治亚穹顶（Georgia Dome）（1992年建成，椭圆形平面，240.79m*192.02m），成为1996年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖，用钢量不到30kg/m²。
佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带，1992年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。
该馆因成为1996年奥运会主体育场馆，是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。
佐治亚穹顶，是目前世界上最大的索穹顶结构，双曲抛物面型拉整体索穹顶结构，由美国工程师列维等设计，是1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构，其长轴为240米，短轴为193米，为钻石形状，曾被评为全美最佳设计。
整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。
佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架，其底部弦杆由环形索代替。
这个屋顶为240m*193m的椭圆形，是同类索膜结构中世界上最大的。
它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。
屋面呈钻石状，看上去象水晶一般。
整个屋顶由7.9m宽、1.5m厚的混凝土受压环固定，共52根支柱支撑着700m周长的混凝土受压环，钢焊接件被预埋进受压环，以提供26个屋顶连接点。
论大型体育馆弦支穹顶钢结构弦杆及索夹加固技术一、工程概况：大连市体育馆总建筑面积约8.1万平方米，座位数1.8万人，体育馆地下一层，地上五层，本工程主体结构为弦支穹顶结构体系，在空间上呈椭球体，跨度为116.4m×145.4 m ，最高点高度为45米，矢跨比1/10，上部采用巨型倒三角形桁架结构，型芯线垂直高度2.4m，整个结构通过46个支座固定于外环钢环梁上，东侧最高点与西侧最低点相差6米，弦支穹顶单层网壳中心部位为弦支穹顶内环，主体管桁架下弦为拉索结构。
拉索共分为3道环向索、64根径向索，钢索通过环向桁架与径向桁架交接节点处向下设置的64根垂直撑杆相互连接。
撑杆高度6～10m不等。
钢索直径φ80～φ105mm，总重约82t。
环索的各项参数如下表所示：课题1：在主体屋面钢结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加，需对顶部12根杆件进行加固；课题2：索夹滑移力较大，需对索夹采取加固措施。
二、弦杆加固技术：1、问题的提出：在主体屋面钢结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加40吨，经结构验算后，斗屏四周桁架杆件有12根需要进行空间更换，而此时所有杆件已处于受荷状态。
由于安装用临时支架已全部拆除，如重新布置临时支架，势必极大地增加工程费用，延长施工周期。
为此，如何在保证结构安全的条件下，顺利更换这12根杆件，尽量减少工程费用、缩短施工周期是我们所面临的关键课题。
原设计杆件及对应更换后杆件如下：杆件加固位置图2、加固技术要点：在结构荷载已施加的情况下，在不增加节点临时支架、不拆除原杆件的基础上，通过采取相应措施，采用增加套管的方式对所需杆件进行加固。
要求：所加固的杆件套管内径必须大于被加固杆件的外径。
如有必要可采取加大套管的方式来解决问题，不过本项内容中所需更换的12根杆件均能满足此要求。
3、加固工艺：确定更换后杆件的长度，将杆件剖开分成两片，成对捆绑、编号→新增杆件两端相贯线切口现场放样加工→安装中间定位环（定位环与原杆点焊，当间隙2.5mm时可缠铁丝）→安装新增杆件，相对两半片间用临时固定耳板固定→两半片间焊接→新增杆件两端相贯线接口焊接。
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。
武汉体育馆弦支穹顶屋盖预应力拉索施工郭正兴石开荣罗斌张建（东南大学土木工程学院，江苏南京 210096）（南京东大现代预应力工程有限责任公司，江苏南京 210018）摘要武汉体育馆钢屋盖为一大跨弦支穹顶结构体系，结合该结构特点，详细介绍了预应力拉索安装及张拉的施工工艺，为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。
关键词弦支穹顶，拉索，撑杆，施工，预应力1 工程概况与结构特点武汉体育中心二期工程——体育馆为2007年第六届全国城市运动会主要赛场之一，其下部主体为钢筋混凝土结构，上部屋盖采用钢结构，位于武汉经济技术开发区。
建成后将容纳1.2万至1.3万名观众观看比赛，为湖北地区规模最大的现代体育馆，不仅能满足高水平体育竞赛和大型文化活动的需要，同时还能满足市民日常健身娱乐和文化体育生活的需要。
该工程上部钢屋盖采用了一新型弦支穹顶（亦称索承网壳）结构（图1），是传统空间网壳与索穹顶的混合体，即：屋盖上部采用扁平双层网壳结构，其外形为椭圆抛物面，水平投影为一椭圆，长轴方向总长165m，短轴方向总长145m，投影面积约18800m2。
网壳上弦曲面由下弦曲面向上平移3m形成，网格由三向交叉桁架单元组成，采用焊接球节点连接。
屋盖下部采用整体张拉索杆体系，共设三环拉索，每环均设双根环向索，环向索、径向索和网壳之间通过撑杆（Ф299×7.5）相连。
三者之间为一有机整体，对拉索施加预应力后，将大大减小屋盖结构对支座的水平推力，网壳的竖向变形及杆件内力也得到降低，从而改善了结构的整体受力性能。
（a）整体效果图（b）钢屋盖平面图（c）钢屋盖立面图（d）索杆布置图图1 武汉体育中心二期工程——体育馆郭正兴，男。
1956.8出生，教授，博导2 预应力拉索材料及规格该工程采用1670级Ф5.3镀锌钢丝双护层扭绞型拉索，内层PE为黑色耐老化高密度聚乙烯（HDPE），外层为白色PE。
其中，径向索索头为热铸锚，环向索索头为冷铸锚，环向索采用双索体系，由连接钢棒相连。
某体育馆屋盖钢结构方案比选与分析在进行体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析之前，我们首先需要确定一些关键的设计要求和目标，例如预算、场地限制、设计规范等。
在本文中，我们将使用以下假设作为参考：1.预算：预算限制为500万人民币。
2.场地限制：体育馆的场地面积为1000平方米，地面高度限制为15米。
接下来，我们将比选和分析三种可能的屋盖钢结构方案：方案一：空间网格结构空间网格结构是一种常见的屋盖钢结构设计方案。
它由多个平行和垂直的钢杆组成，形成一个网格状的结构。
这种结构设计可以提供较大的自由度和刚度，并且适用于跨度较大的体育馆屋盖。
然而，这种结构也需要大量的钢材和较长的施工时间，在预算和时间限制下可能并不适用。
方案二：空间桁架结构空间桁架结构是另一种常用的屋盖钢结构方案。
它由多个三角形的钢桁架组成，形成一个刚性和稳定的结构。
这种结构设计可以提供良好的抗震性能和刚度，并且节省钢材用量。
然而，这种结构设计也需要大量的焊接工作和较长的施工时间。
方案三：拱形结构拱形结构是一种经典的屋盖钢结构设计方案。
它由多个弧形或曲线形的钢杆组成，形成一个呈拱形的结构。
这种结构设计可以提供良好的承载能力和抗风性能，并且具有较高的美观性。
然而，这种结构设计可能需要更多的钢材和施工技术，并且可能超出预算限制。
接下来，我们将对三种方案进行比较和分析：1.预算比较：根据预算限制为500万人民币，我们首先计算每种方案所需的钢材用量和施工成本。
通过比较各种方案的成本，我们可以确定最经济实用的方案。
2.抗震性能比较：根据国家标准《建筑结构抗震设计规范》，我们可以通过进行结构分析和抗震计算来评估每种方案的抗震性能。
通过比较各种方案的抗震性能，我们可以确定最安全可靠的方案。
3.美观性比较：美观性是另一个重要的考虑因素。
我们可以通过模拟和渲染每种方案来评估其外观和视觉效果。
通过比较各种方案的美观性，我们可以确定最理想的方案。
综上所述，对于体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析，我们需要综合考虑预算、抗震性能和美观性等因素，以确保最佳的设计方案。
