临时支撑对弦支穹顶施工过程影响分析.pdf

、 第八届全国现代结构工程学术研讨会 临时支撑对弦支穹顶施工过程影响分析半 张爱林李鹏飞刘学春王敬仁鞠晓晨张庆良 (北京工业丈学建筑工程学院．北京100124) 提要：弦支穹顶结构在施加预应力前，施工临时支撑对上部网壳起较大的支撑作用。在张拉过程中，临时支撑没有撤出，对结构 施T过程有一定蟛响。考虑这种影响有助于结构施工期的安全性，并能指导支撑的合理设计。本文考虑以2008奥运羽毛 球馆实际工程为背景，运用ANSY8有限元软件对有支撑和无支撑两种情况下的结构施上过程进行仿真分析，并将分析结果 与工程健康监测结果进行比较，得出临时支撑对施工过程的影响具有较强的规律性，考虑临时支撑的施上设计分析可以更 准确地表达结构体系的响应变化，从而制定合理的张拉方案。 关键词：弦支穹顶，奥运会羽毛球场馆，施1=仿真分析，临时支撑 一、引言 弦支穹顶结构是近20年发展起来的一种新型的预应力钢结构形式，该结构体系是将张拉整体、索穹顶等柔 性结构的概念和单层网壳相结合而形成的空间结构体系。以其造型美观、受力合理、自重轻和稳定性高等特点。 弦支穹顶结构在国内外T程实践中得到了广泛应用…。弦支穹顶结构是由日本的川口卫等学者于1993年提出来 的，其中各层撑杆的七端与单联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嗍壳的下一 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，其典型组成如图卜l 所示。 ． 图1弦支穹顶结构体系图 弦支穹顶结合了索穹顶和单层网壳的优点，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，减小上部结构的衙载效应，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”4。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化移，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9。9壳和下弦预应力索的共同_亡作，使得预应力弦支穹顶结构形成共同工作的整体”’，可以 跨越更大的空间。满足人们的需要。 二、施工过程模拟方法 ‘基金资助：固家f{然科学摹金莒{f助项目；北京市科委科技臭运专项资助项目(Z000519104011I)I北京市拔尖创新人才资助项日(05004311200601)； 北京市2008工程指挥酃资助项H． 190 工业建筑2008增刊 第八届全国现代结构工程学术研讨会 对于大跨度弦支穹顶结构，预应力张拉施T过程实际上是几何体系南机构(准机构)变为可承担设计荷载的 结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别丁二常规结构体系，它需要对结构的设计状态即最终适J}}J状态进行控 制。同时必须研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能，并对结构施1二过程中的安全性能进行控制‘4H”。本文 在理论分析中考虑了张拉施下时支撑单层嘲壳的临时支撑作用，根据临时支撑底部的脚手架实际情况，计算出支 撑的刚度值，在结构ANSYS有限元模型中将临时支撑用弹簧单元来建立，并给弹簧施加确定的结构自重力，这样 既符合结构实际结构的状态，又能很好模拟结构预应力张拉过程中的结构响应。 (一)施工模拟有限元方法 目前实际工程应用的预应力张拉施工模拟计算方法可分为两种，分别足分步一次加载法和单元生死法。 分步一次加载法指的是在整体结构计算模型下，不考虑之前的累积储载作用，对结构当前己累积荷载进行 一次性加载的作用，进行结构分析，而不考虑之前的施工加载结构力学响应变化过程的影响。该方法的特点有以 下三点： 1、力学概念简单，容易理解掌握，操作起来方便、易实现： 2、对于预应力施工过程中非线件作用不明鼹的结构米说，每个施工步当前的累积作用可以近似等于预应力 作用的累积，运用分步一次加载法能更简便