大跨度张弦梁结构特点和施工方案对比

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1、大跨度张弦梁结构特点和施工方案对比　　摘要：大跨度张弦梁结构以其独特的优势，在大跨度结构中得到广泛的应用和越来越多的关注。笔者先介绍大跨度张弦梁结构的特点，并总结了张弦梁结构的施工方法并对其张拉方法作对比介绍，然后结合一张弦桁架算例利用有限元方法对单步张拉和分级张拉的优缺点进行对比，从而得出一些有益于施工方案选择的结论。关键词：张弦梁结构；施工方法；单步张拉法；分级张拉法Abstract:Long-spanbeamstringstructurewithitsuniqueadvantages,hasbeenwidelyusedinthestructureoflargespanandmoreand

2、moreattention.Firstintroduceslong-spanbeamstringstructurecharacteristic,andsumsupthebeamstringstructureconstructionmethodandthetensioningmethodcomparisonisintroduced,andthencombinedwithapieceofstringtrussfiniteelementmethodofsinglesteptensioningandclassifying,comparingtheadvantagesanddisadvantagesof

3、thethuscometotheconclusionthatsomearebeneficialtotheconstructionschemeselection.11Keywords:stringbeamstructure;constructionmethods;thesinglesteptension;sizingtension中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1张弦梁结构特点1.1张弦梁结构定义大跨度张弦梁结构（BeamStringStructure）是近年来发展起来并广泛应用的一种新型大跨空间结构体系[1]，该体系是在上世纪80年代由日本Nihon大学

4、的MasaoSitoh教授首先提出。张弦梁结构是用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件,并通过在抗拉构件上施加预拉力以减轻压弯构件负担而形成的自平衡体系，一般抗弯构件又称刚性构件，通常为梁、拱或桁架，抗拉构件弦又称柔性构件，通常为索，如图1所示。由于抗弯构件利用施加在抗拉构件上的预应力使其产生反挠度，使结构在荷载作用下的最终挠度得以减少；撑杆对抗弯构件提供支撑，改善了其受力性能；抗拉构件承受了抗弯构件的水平推力，减轻了其对支座的负担，并减少了滑动支座的水平位移，所以这种构件受力简洁明确，能充分发挥材料受力特长的新型结构可以得到广泛的应用。同时其多种组合结构亦称空间受力结构（如图2）也为建筑师乐于采用

5、。11图1张弦梁结构示意图（a）单向张弦梁结构（b）双向张弦梁结构（c）辐射式张弦梁结构（d）张弦网壳图2空间张弦梁结构的基本形式1.2张弦梁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[2]。其能在诸多大跨度空间结构中得到快速发展和广泛应用，主要由于其有如下优点：1.2.1自平衡能力张弦梁的自平衡能力是其最与众不同的特点，当抗弯构件为拱时，其对支座将产生的水平推力，而下部的抗拉构件中的拉力可以平衡水平推力，减轻支座负担。1.2.2承载能力强张弦梁结构中的抗拉构件提高了结构的整体刚度，在同样荷载的作用下，张弦梁结构的变形

6、远小于单纯刚性构件。此外，由于预应力抗拉构件对撑杆提供支撑，使其对上弦构件提供弹性支撑，进而使其产生与荷载方向相反的弯矩，进而减小上弦构件弯矩，增强了结构稳定承载力。同时，调整撑杆方向，还能使上弦构件各个截面受力更加均匀。1.2.3适用跨度大11同普通的平面桁架相比，张弦梁结构的下弦采用高强度拉索，取消了较长的斜腹杆。当跨度增加时，结构的跨中厚度可以相应地提高来保证必要的整体刚度。而跨度增加造成的下弦内力的增加又通过高强度拉索来承担。同时由于不存在斜腹杆，竖腹杆的受力较小，其间距也较普通平面桁架大。以上特点使得张弦梁结构具有跨越较大空间的能力[3]。1.2.4建筑造型适应性强张弦梁结构中的上弦

7、刚性构件的外形可以根据建筑功能和美观的要求自由的选择，而结构的受力特性不会受到影响[4]。1.2.5受力合理通常张弦梁结构为平面受力体系，或为平面受力单位组合而成的空间受力体系，其有很大的截面高度，从而具有很大的竖向刚度，而且其截面高度变化形式与弯矩变化形式一致，所以其受力比较合理。此外由于没有斜腹杆，所以其结构形式简洁，力流传递明确。1.2.6制作、运输、施工方便与其他空间结构相比，张弦梁结构的