某张弦梁屋盖结构的方案设计.pdf

第六届全国现代结构工程学术研讨会 某张弦梁屋盖结构的方案设计 刘艳军杨应华 (西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055) 摘要：本文首先介绍了张弦梁结构体系的形式、受力性能和一些基本的特点，然后重点分析了张弦梁结构体系在结构方 案设计和施工中的一些技术要点，并结合一个工程方案设计实例，详细阐述了方案设计中遇到的问题和解决的方法。 关键词：张弦梁结构，预应力，非线性分析，方案设计。 ．▲』．—J- 一、 刚菁 张弦梁结构(BeamStructure)是近年发展的一种大跨度预应力结构形式。其最初是由“将弦进 String 行张拉，与梁组合”这一基本形式而得名(图1)。目前已有多种基本结构形式，且都得到了应用(图2) …。但各种形式的张弦梁结构在组成上均具有共同点，那就是通过撑杆(常做成链杆)连接抗弯受压构件 (如梁、拱、桁架)和抗拉结构(如索)。所以又有人瞳1将张弦梁结构定义为用撑杆连接抗弯受压构件和抗 拉构件，通过在抗拉构件上施加预应力，减轻压弯构件负担的白平衡体系。 一[——二————————] 弋j了7 i|孙 南 化掳j私 !架 +皇I ／L ／J、 i》、t五太 图1张弦粱得名形式 r==二F=彳二二习 、j l一—上一 盎赛：张拉直梁 B类：张拉拱 意 图2张弦梁基本形式 张弦梁的基本形式有：直梁型、拱梁型和人字型。直梁型张弦粱的上弦构件呈直线，通过拉索和撑杆 提供弹性支承，从而减小上弦构件的弯矩，主要适用于楼板结构和小坡度屋面结构；拱形张弦梁除了拉索 和撑杆为上弦构件提供弹性支承，减小拱上弯矩的特点外，拉索张力可以与拱推力相抵消，一方面充分发 挥了上弦拱的受力优势，同时也充分利用了拉索抗拉强度高的特点，适用于大跨度甚至超大跨度的屋盖结 构；人字型张弦梁结构主要用下弦拉索来抵消拱两端推力，通常起拱较高，所以适用于跨度较小的双坡屋 盖结构。 张弦梁结构的受力机理为：施加在受拉索上的预应力使压弯构件产生反向挠度，使结构在荷载作用下 的最终挠度减小，从而提高结构的整体刚度，撑杆对压弯构件提供向上的支撑力，改善后者的受力性能： 压弯构件一般采用拱梁，其截面形式可以是单一的型钢，也可以是由多根构件组成的桁架拱。抗拉索承受 拱梁的水平推力，以减轻拱对支座产生的负作用和减小滑动支座的水平位移。总之，张弦梁结构能够最大 限度的发挥压弯拱梁和抗拉索的性能，使其取长补短，协同工作，是大跨度空间结构中一种典型的刚柔交 工业建筑2006增刊 847 第六届全国现代结构工程学术研讨会 错体系。 Albert桥。在日本和德国 张弦梁结构的应用最早可以追溯到19世纪，如英国1859年建造的Royal 等国家，张弦梁结构已经从中小跨度做到了150m的大跨度结构。在我国大跨度张弦梁结构也有一些代表 性的工程。如上海浦东国际机场航站楼是国内首次采用张弦梁结构的工程旧。，其进厅、办票大厅、商场和 登机廊4个单体建筑均采用张弦梁屋盖体系，其中以办票大厅的张弦梁屋盖跨度最大，水平投影跨度达到 82．6米，每榀张弦梁纵向间距为9米。该张弦梁结构上下弦均为圆弧形，上弦构件由3根钢管构成(其中 广州国际会议展览中心的屋盖结构H1，张弦桁架跨度为126