东南大学九龙湖体育馆轮辐式张弦梁结构施工技术研究.pdf

[摘要]东南大学九龙湖体育馆钢屋盖采用轮辐式张弦梁结构，由上弦钢梁、下弦索及撑杆构成，平面跨度为88.0m×76.8m,共24幅。本工程拉索张拉分3阶段（预紧→50%→75%→100%），每阶段分4批次（每批次张拉6幅)，同批次分5级(0-+25%→50%→75%→100%)。采用有限元分析软件ANSYS模拟张拉过程，确定每批次的拉索施工张拉力、结构变形等参数。另外，在施工中进行了索力和结构位移监测。实测结果表明，张拉过程中索力和变形与理论分析相符，张拉完成后结构状态达到设计初始态。[关键词]体育馆；钢结构；屋盖；轮辐式张弦梁；张拉；监测

1工程概况

东南大学九龙湖体育馆位于校区东门，焦廷标馆东南方。本工程为其钢屋盖部分。钢屋盖采用轮辐式张弦梁结构。该结构长轴方向投影为88.0m,短轴投影为76.8m。外轮廓近似椭圆，由4个圆弧段构成。各榀张弦梁水平投影面的中心呈放射状布置。张弦梁的中心通过刚性环连接，上压力环与下受拉环半径不等。张弦梁矢高为3.00m,垂度为5.00m。张弦梁的上弦设置环向支撑(4道)，保证张弦梁平面外的稳定性；下弦拉索呈抛物线形布置。结构平面及单榀张弦梁如图1所示。
2结构特点
1)本工程预应力钢结构为轮辐式张弦梁结构，共有24幅，跨度88m,矢高3m。由上弦刚体、下弦索和之间撑杆构成。通过布置和张拉拉索，产生向上的等效预应力荷载，优化结构内力状态，提高结构刚度，平衡支座全部或部分推力，控制结构外形尺寸（矢高或跨度等）。由于有内环的存在，每榀都被中央刚性环从张弦梁的中点处断开，其中上弦杆连贯，但下弦拉索分成两段。在这种情况下，张弦梁只能分段吊装，且拉索必须在高空进行安装。

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3预应力施工方案
3.1结构总体施工方案
结构总体施工方案：①安装支撑架；②安装中央刚性环和屋盖外围环梁；③安装张弦粱的上弦刚构和索杆系；④拉索预应力张拉；⑤拆除支撑架；⑥安装屋面和马道等。如图2所示。
3.2拉索施工方案
拉索分3阶段循环张拉：预紧→50%→75%→100%。采用分阶段、多循环、分批、分级张拉方法。
本工程共有24根拉索，难以对这些拉索同步张拉，需要分批张拉。考虑到结构对称性，将24榀张弦梁分为4批，每批6榀，具体分批情况：①第1批

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4施工模拟分析
采用大型有限元分析软件ANSYS进行施工分析，采用降温模拟的方法施加预应力。为保证施工过程中的安全性，选择合理的拉索施工方案，并确定拉索施工参数，须进行详尽的拉索施工过程分析。
4.1模型选取
1)考虑结构具有双重非线性（几何非线性和材料非线性)，计算中考虑几何大变形和应力刚化效应。
2)桁架构件和梁构件采用Beaml88梁单元，撑杆采用两端铰接Link8杆单元；拉索采用仅受拉的Link10单元；胎架采用仅受压的Link10单元。

（略）

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