考虑临时支撑的2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构施工仿真分析

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1、第1章绪论1．1预应力钢结构的发展现状及特点、分类1．1．1预应力钢结构的发展现状随着人类社会的快速发展，预应力空间结构越来越广泛地被应用于大型公共和工业建筑中。所谓预应力空间结构是预应力技术与空间结构体系相结合而产生的新型结构形式，具有良好的力学性能和适用价值，具有刚度大，重量轻，跨越能力强，造型美观，施工便捷等特点n1。预应力技术在钢结构工程中的引用开始于20世纪50年代，后来在各个领域中逐步发展、应用、成熟起来。从实腹梁、桁架等领域扩展到钢架、大跨空间结构、塔桅结构、悬索结构、高层建筑、桥跨结构等领域。无数的实际工程使得预应力钢结构的发展从点扩展到面，又从面扩展到体

2、，如今的预应力钢结构随处可见，而且已经成为人类生活、生存、交流不可或缺的载体。60一70年代先后召开过三届国际预应力金属结构交流经验与科技成果会议，对预应力钢结构的发展给予了高度总结和肯定。7卜80年代随着学科的深入发展，实际工程大量涌现，研究内容也从结构静态性能深入发展到动态及抗震性能；从强度弹性理论发展到塑性、疲劳及稳定性能理论；从平面结构体系发展到空间结构体系；从设计计算延伸到经济性、可靠性的研究。在这个不断发展完善的过程中，预应力钢结构学科得到了极大的发展，并且日益系统化、理论化与全面化。随后根据人类生活、生产需要又发展产生了性能更加良好的网架、网壳与预应力技术结

3、合的新体系，具有更好的经济性能和受力性能。同时，节约钢材，充分发挥材料强度的理念成为20世纪末预应力空间结构学科中的闪亮点，充分体现了人类追求完美结构体系的美好愿望，而这些都已成为现实。进入20世纪80年代末期，预应力空间钢结构在国际上得到快速发展。随着新材料、新科技的不断涌现，同时举办奥运会及重大体育赛事对大型体育馆的需求日益增加，预应力空间钢结构在挑战中完全适应了人类的需要，使其进一步得到了发展。目前，全世界人类即将迎来万众瞩目的北京2008第29届奥林匹克运动会，而预应力钢结构体系正好适应了新时代奥运会的需求，预应力钢结构的发展对现代人类社会起着至关重要的作用，并且

4、随着社会的发展，预应力钢结构也会不断地满足人类，服务社会，完善自身晗H"。北京T业大学T学硕十学何论文1．1．2预应力钢结构的特点预应力钢结构相对于普通钢结构具有以下特点n"：1．预应力钢结构能充分利用材料的弹性强度潜力以提高承载力。2．预应力能改善结构的受力状态，实现力的转移、变性和重分布，节约钢材。3．预应力钢结构能提高结构刚度和稳定性，调整其动力性能。4．预应力钢结构可以改变结构的受力状态，满足设计人员所要求的结构刚度、内力分布和位移控制。5．预应力钢结构通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形式)，如索穹顶结构等。6．预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或

5、组合构件)装配的手段，从而形成一种新型的结构，如弓式预应力钢结构。7．采用预应力技术后，或可组成一种杂交的空间结构，或可构成一种全新的空间结构，其结构的用钢指标比原结构或一般结构可大幅度降低，具有明显的技术经济效益。1．1．3预应力钢结构的分类预应力钢结构分为预应力基本构件、预应力平面结构和预应力空间结构。预应力基本构件包括预应力拉杆、预应力压杆和预应力实腹梁。预应力平面结构包括预应力桁架、预应力拱架、预应力框架和预应力吊挂结构。预应力空间结构包括预应力立体桁架、预应力网架、预应力网壳、预应力玻璃幕墙钢结构和预应力索膜结构n71。1．2弦支穹顶结构的组成、分类和特点1．2

6、．1弦支穹顶结构的组成弦支穹顶结构是由日本的川口卫等学者于1993年将张拉整体、索穹顶等柔性结构和单层球面网壳相结合而形成的一种新型的空间结构体系哺卜“钔。典型的弦支穹顶结构体系是由单层球面网壳、撑杆及预应力拉索组成，其中各层撑杆的上端与单层网壳相对应的各层节点径向铰接或者球铰接，下端由径向拉索与单层网壳的下一层节点连接，同一层的撑杆下端由环向索连在一起，使整个结构形成一个完整的闭合力系n割，其典型组成如图1．1所示。一2一第1章绪论图1-l弦支写】页结构体系图预应力弦支穹顶结构是一种空间复合结构体系，并以其合理的受力性能和经济美观的特点，逐渐被用在大中型的公共建筑、工业

7、建筑中。弦支穹顶结合了索穹项和单层网壳的优点，索和撑杆的作用在弦支穹顶上部网壳中产生与荷载作用反向的变形和内力，减小上部结构的荷载效应，并使杆件内力分布均匀，便于构件的统一和节点优化。通过调整环向索的预拉力，可以减小甚至消除穹顶对于下部结构的水平推力，从而提高结构本身的整体受力性能。通过对其下弦索施加预应力，使上层网壳产生与自重荷载作用相反的内力和位移，从而大大减小了上层网壳的内力，增强了结构的整体稳定性，上层刚性网壳和下弦预应力索的共同工作，使得预应力弦支穹顶结构形成共同工作的整体n现，可以跨越更大的空间，满足人们的需要。．