交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比.结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

大跨度非封闭索桁架结构施工技术

乐清市体育中心体育场采用了大跨度空间预应力结构体系,屋面为非封闭索桁架结构系统,外环钢结构为倾斜钢管混凝土锥面网格结构。通过大量的仿真分析和方案的论证,施工采用外环钢结构无支撑式安装、混凝土在钢结构合龙后浇筑、索系低空无应力组装、整体提升上径向索和同步分级张拉下径向索的施工工艺。通过科学合理的施工组织设计,整个施工方案的实施收到了良好的效果,解决了施工中的重点、难点问题。

劲性支撑穹顶结构的施工方法与试验研究

基于劲性支撑穹顶结构具有杆件定位容易、自身质量小及结构效率高等特点,提出中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法和地面拼装高空提升1次张拉成形的施工方法。将这2种施工方法对比分析,确定采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法,采用FEDR算法进行施工成形分析。设计1个直径为6 m的劲性支撑穹顶结构模型,采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法对试验模型进行施工,将试验结果与理论分析结果进行对比分析。分析试验过程中容易出现的关键问题并给出解决方案。研究研究表明:设计的试验模型是可行的;采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法施工时,各步的内力和位移试验值与理论值基本吻合。

拉梁式索穹顶累积牵引提升施工技术研究（英文）

目的:常规索穹顶结构具有受预应力影响较大、不易于铺设刚性屋面等缺陷,且施工过程中存在变形较大及拉索松垂等问题,施工模拟难度较大。本文探讨一种新型索穹顶结构的构件性能和受力特点,研究结构施工过程分析的可行性及最优布置形式。创新点:1.提出一种易于铺设刚性屋面的新型拉梁式索穹顶结构;2.提出一种累积牵引提升施工技术;3.通过非线性动力有限元找形分析方法(NDFEM)实现施工模拟过程。方法:1.通过试验分析,证明NDFEM法可以实现拉梁式索穹顶的施工过程模拟(图11–13和表4);2.通过理论推导,对比两铰拉梁、三铰拉梁以及悬索单元在跨中集中荷载和均布荷载作用下的变形和受力特点(公式9–17);3.通过数值模拟分析,运用累积牵引提升施工方法(图4)在施工过程分析中对机构铰的布置形式进行可行性研究,并提出最优分布模式。结论:1.不同于常规索穹顶结构只受拉力的脊索,拉梁可以同时承受拉力与弯矩,并且弯曲应力较小,不易失稳;2.整体牵引提升可以很好地完成拉梁式索穹顶结构的施工成型过程;在此过程中应设置合理的机构铰将拉梁网格转化为机构;3.NDFEM找形分析方法能够有效跟踪分析施工全过程,分析精度较高;4.仅在中拉梁或内拉梁上布置机构铰可以在保证结构性能的同时最大限度地减少后期施工的工作量,为最优铰节点分布模式。

劲性支撑穹顶结构设计施工一体化分析

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,上层为索网体系,下部为刚性杆支撑体系,除撑杆外均为高强钢拉杆。从工程应用的角度,提出劲性支撑穹顶结构的设计施工一体化分析方法和步骤,并指出其中的关键问题。指出几何形状确定的关键参数是跨度、矢高、环向等分数、径向分格数以及节点坐标,依据工程实际、相关规范以及高强度钢拉杆材料的具体要求,确定各参数。并给出一种新型的撑杆下节点及关键参数的确定方法、中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法和安装步骤。最后应用FEDR(finite element dynamic relaxation)法对施工过程进行成形分析。研究成果可为劲性支撑穹顶结构工程实际的设计与施工提供必要的理论参考。