葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析.pdf

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1、安徽建筑2011年第4期(总179期)葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析ConstructionAnalysisofStringBranchCableDomeofHuludaoStadium倪立峰，丁磊(1．合肥市建筑质量安全监督站，安徽合肥230061；2．东南大学土木工程学院，江苏南京210096)摘要：葫芦岛体育馆屋盖主体钢结构部分为弦支穹顶结构，由上部单层网壳和下部的张拉索杆系构成，是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。该工程拉索体量大、分布面广，且由径向钢拉杆、环向索及撑杆组成了整体张拉索杆体

2、系。不论采取何种拉索张拉方法，一般均不可能对所有拉索同时同步施加预应力，所以该工程中采取分批分级的办法来实现。利用大型通用有限元软件ANSYS进行张拉施工全过程的分析，来确定合理的张拉方案。关键词：弦支穹顶；拉索张拉；施工全过程分析中图分类号：TU761文献标识码：B文章编号：1007—7359(2011)04—0053—040前言设计初始态下拉索索力表1弦支穹顶结构作为一种新型的杂交结构体系，该种结构具有以下优点：用钢量小，结构轻盈；钢结构杆件类型较少；节点构造简洁；施工方便。本工程单层网壳的网格

3、布置形式主要为联方型，内圈凯威特型。网壳杆件采用圆钢管，网壳与索系相关节点均采用铸钢节点，其余节点采用焊接球节点。常用的施拉索张拉方法有：撑杆调节法、环向索张拉法和径向索张拉法。工第1阶段张拉(张拉顺序：外环向内环)根据本工程的特点，经详细的结构分析和方案对比，确定采用项目预紧——技外环中环内环术环向索张拉法在结构中建立所需的预应力。采用大型通用有限研元软件ANSYS，考虑结构具有双重非线性(几何非线性和材料究与非线性)，对本工程进行施工全过程分析。应用1工程概况第2阶段张拉葫芦岛体育馆屋盖为椭球形

4、，屋盖钢结构采用空间预应设计预项目主动落架(张拉顺序：内环向外环)力网格结构，中部采用弦支穹顶，外部采用钢管桁架。整个屋盖拉力内环中环外环的投影为椭圆形，长轴方向跨度约为127m，短轴方向跨度约为109m，中部弦支穹顶跨度约为60m，外部桁架约为30m。下部索杆体系共设3道环索，预应力拉索采用Levy型索系，外环与中环均设置28根撑杆，内环设置14根撑杆。本工程主体钢结构即弦支穹顶部分通过环形桁架与下部2本工程拉索施工难点混凝土柱相连，弦支穹顶的边界节点与环形桁架的上弦节点通过铸钢节点连接，环形桁架

5、亘的下弦节点与混凝土柱的连接采用2．1拉索张拉方法焊接球支座形式，共设68个支座，内圈34个，外圈34个，且均本工程拉索体量大、分布面广，且由径向钢拉杆、环向索为铰接支座。本工程下部索杆Levy型体系采用levy索系。由环及撑杆组成了整体张拉索杆体系。首先，拉索施工应穿插于单索、径向索和撑杆构成，共设3圈。层网壳结构的安装施工中，与普通钢结构的施工顺序、方法和其中环索为平行钢丝束，径向索为钢拉杆，撑杆采用圆钢工艺密切相关。其次，弦支穹顶屋盖预应力的建立方法不同于管，上端与网壳采用万向铰节点连接，下端

6、与索夹固接。本工程普通预应力钢结构。由于张拉整体索杆体系中的径向钢拉杆、共设置34榀外部桁架，外部桁架采用管桁架结构，跨度约环向索及撑杆为一有机整体，索力与撑杆内力是密切相关的，30m，榀与榀之间设置联系剪刀撑。相互影响、互为依托。对其中任何一个进行张拉，也可在其它中建立相应的预应力，也就是说能达到同样的预应力效果。因此收稿日期：2011—05—25本工程拉索张拉方法有：撑杆调节法、环向索张拉法和径向索作者简介：倪立峰(1976一)，男，江苏扬州人，毕业于东南大学，博士，工张拉法，但对于具体施工来说

7、，不同的张拉方法将要采用的节程师。2031年第4期(总179期)安徽建筑为197MPa，第一阶段张拉完成后，结构基本已经脱离胎架，此时可安全拆除胎架。第二阶段张拉过程中弦支穹顶中心竖向最大位移为50mm(向上)，钢结构最大等效应力为207MPa。由此虽可见，按以上张拉方案进行张拉，张拉过程中结构处于安全状态。5结语弦支穹顶结构为一新型的预应力空间结构，其拉索施工是其成功的关键。常用的拉索张拉方法有撑杆调节法、环向索张拉法和径向索张拉法，根据本：【程的特点以及三种方法的对比分析，发现采用环向索张拉法能

8、够比较精确的是结构在张拉图8第二阶段张拉完毕，钢结构等效应力图结束后达到设计的预应力态，减少张拉设备，有效地控制环索线型。同时采用分析软件对施工全过程进行仿真分析，确定每根据施工过程考虑结构自重，钢构件的重力密度为步的张拉值和结构的变化，能够很好的实现张拉。7．85×10，kg／m，并乘以相应的放大系数。4．2设计初始态设计初始态即根据《葫芦岛体育馆》设计图纸要求，各环参考文献索张力在结构自重作用下分别达到：外环1000kN、中环[1]石开荣，等．大跨椭圆形弦支穹顶结