基于中国煤炭交易中心索穹顶结构施工监测研究.pdfVIP

第十一届全国现代结构工程学术研讨会 基于中国煤炭交易中心索穹顶结构施工监测研究 吴源华蔡兴东王泽强蒋贵旺 (北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京，100039) 摘要：索穹项结构是一种由拉索和压杆组成、依靠施加预应力提供刚度的柔性体系。通过监测结构的主索索力、次索索力、 关键杆件的应力、以及施工过程中的位移变形情况，有效的控制了结构的施工质量，为后期的施工做出关键性的铺 垫。监测结果表明，索力测试的结果与理论值相吻合；杆件应力、位移变形变化都在合理范围之内。 关键词：索穹顶；索力；应力；位移：监测 一、引言 它是由拉索和压杆组成、依靠施加预应力提供刚度的柔性体系，其预应力的生成及结构的成形是伴随着施 工过程完成的。山西太原煤炭交易展览中心的圆形屋顶采用索穹项结构形式，屋盖建筑平面呈圆形，设计 直径为36m。由外环梁、内环梁、环索、斜索、脊索及两圈撑杆组成，屋顶表面覆盖玻璃结构。结构三维 图和剖面图见下图所示。 图1结构三维图 图2结构剖面图 索穹顶结构是基于张拉整体结构的原理而发展起来的一种空间结构形式，这种结构的刚度由受拉和受 压单元之间的平衡预张力提供，在施加预张力之前，体系没有刚度，并且初始预张力的大小对体系的外形 和结构的刚度起着决定性作用。 索穹顶结构的成形过程中，在每一阶段预应力过程中，结构都经历一个自适应的过程，结构会经过自 平衡而使内力重分布，形状也随之改变，所以在预应力施加过程监控显得十分重要。在施工阶段的监测， 采用监测拉索索力为主，同时监测结构变形为辅助，并对应力较大的部分钢结构进行应力监测，以确保结 构在初始状态与原设计相符。 根据索穹顶结构由拉索和压杆组成的几何拓扑关系，从理论上可知，该体系施工方法可以分别采用张 拉环索、下斜索和脊索或者调节压杆长度等方案【2】。本工程施工所用方法为仅分级次张拉外斜索的方法。 工业建筑2011增刊 237 第十届全国现代结构T程学术研讨会 二、监测项目及监测点布置 索穹项结构的藏工全过程分析是该体系的核心问题。旌丁全过程分析是要确定吾构件所施加预应力的 大小及其施加顺序，分析施工过程中各构件的力学性状，确保旆工过程安全顺利进行。在理论分析之后， 能够直接确保结构的安全性能便是旖工监测，旌工瞌测有助于分析旌工是否精确到位，结构在施工过程中 的受力状态，确保结构的安全性能。 通过有限元分折施工过程中各个阶段的杆件应力，对受力较大的构件和对结构位移、变形影响较大的 构什进行监测。 I奈，算：』…采IF下x叫I 1)捧杆应力监测：根据计算分析和结构的对称性，选择索穹顶结构每间隔90。布置，以4、8、12、 16四个轴线作为监测对象，在竖向撺杆r布置应力监测点如图中蓝色标记点所示，共8个点，为了保证数 据的可靠性，在轩件左右两侧丰日耐位置布置监测点。 隗辫燃12 围4索穹顶撑杆应力监测点布置圄 围5索穹顶主索索力剥点布置图 测点，井在与环粱连接的杆件上面布设传感器，以监测索穹顶在张拉过程中，主体结构的变化情况。 m刊 Ln建筑201l 第十一届叠国现代结构I程学术研讨会 IIFt■罴n 憾基 k 围6内环粱应力监测点 图7撑杆上韶位移监测点 3)索力监测： 主索索力：选择4、8、12、16四个轴线E主索的索力作为监测对象，其中包括外斜索、外脊索、中脊 索和内脊索，如图5所示。 次索索力：由于狄索索力