張懸梁結(jié)構(gòu)控制.docVIP

石家莊城市職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名王亞鵬學(xué) 號(hào)26系(部)城建工程技術(shù)系班 級(jí)09建筑工程技術(shù)設(shè)計(jì)(論文)題目張弦梁結(jié)構(gòu)控制指導(dǎo)教師姓名許光義職 稱講師指導(dǎo)教師研究方向建筑工程技術(shù)方向1選題的背景意義張弦梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于若干實(shí)際工程中。二十世紀(jì)九十年代，在日本建造了諸如green dome maebashi，ogasayama dome，urayasu municipal sports hall等十幾座類型各異的以張弦梁為主要受力結(jié)構(gòu)的場(chǎng)館，其中g(shù)reen dome maebashi的平面尺寸達(dá)167122m (2) 。1997年建成的上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓是我國(guó)首次將張弦梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用于超大跨空間結(jié)構(gòu)中，其最大跨度達(dá)82.6m (3) ；目前在建的廣州國(guó)際會(huì)展中心也在屋蓋體系中采用張弦梁結(jié)構(gòu)，其最大跨度達(dá)126.5m；擬建的深圳會(huì)展中心，其張弦梁結(jié)構(gòu)跨度也將達(dá)124m。張弦梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)的研究和應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，本文擬簡(jiǎn)單介紹張弦梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征、成形過程和若干理論問題的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上對(duì)需要進(jìn)一步研究的課題提出建議。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 雖然大跨張弦梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于諸多實(shí)際工程中，但是關(guān)于其理論和試驗(yàn)的系統(tǒng)研究尚鮮有涉足，并很少出現(xiàn)在可查的文獻(xiàn)中。已有的研究包括：利用商用或自行編制的考慮幾何非線性的分析程序，考察撐桿數(shù)目、矢跨比、梁弦剛度比、弦的預(yù)拉力和邊界約束條件等參數(shù)對(duì)成形后的張弦梁結(jié)構(gòu)性能的影響 (8)-(13) ；對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓張弦梁屋蓋進(jìn)行縮尺和足尺模型試驗(yàn)，比較全面地分析了張弦梁結(jié)構(gòu)在張拉階段和使用階段的受力性能 (13) ；通過地震振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，初步分析了張弦梁結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)在地震動(dòng)下的反應(yīng)特征 (14) 。以上研究使人們對(duì)張弦梁的受力性能有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，為張弦梁的設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考依據(jù)。但是這些研究主要集中在張弦梁結(jié)構(gòu)成形后的參數(shù)分析或僅針對(duì)某一實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際工程的需要。結(jié)合張弦梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，有必要對(duì)以下問題進(jìn)行系統(tǒng)和深入地研究。3 研究方法雖然大跨張弦梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于諸多實(shí)際工程中，但是關(guān)于其理論和試驗(yàn)的系統(tǒng)研究尚鮮有涉足，并很少出現(xiàn)在可查的文獻(xiàn)中。已有的研究包括：利用商用或自行編制的考慮幾何非線性的分析程序，考察撐桿數(shù)目、矢跨比、梁弦剛度比、弦的預(yù)拉力和邊界約束條件等參數(shù)對(duì)成形后的張弦梁結(jié)構(gòu)性能的影響 ；對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓張弦梁屋蓋進(jìn)行縮尺和足尺模型試驗(yàn)，比較全面地分析了張弦梁結(jié)構(gòu)在張拉階段和使用階段的受力性能；通過地震振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，初步分析了張弦梁結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)在地震動(dòng)下的反應(yīng)特征 。以上研究使人們對(duì)張弦梁的受力性能有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，為張弦梁的設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考依據(jù)。但是這些研究主要集中在張弦梁結(jié)構(gòu)成形后的參數(shù)分析或僅針對(duì)某一實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際工程的需要。結(jié)合張弦梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，有必要對(duì)以下問題進(jìn)行系統(tǒng)和深入地研究。4 研究工作進(jìn)度和安排（一）施工控制問題（1）預(yù)拉力確定（2）放樣幾何確定（3）施工方案的選擇(二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題（三）振動(dòng)問題5 主要參考文獻(xiàn)【參考文獻(xiàn)】【1】 陸賜麟，尹思明，劉錫良 現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu). 北京：人民交通出版社，2003；【2】 黃明鑫. 大型張弦梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工 山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005；【3】 徐瑞龍，秦杰，李國(guó)立，覃陽 國(guó)家奧林匹克體育中心綜合訓(xùn)練館張弦結(jié)構(gòu)施工技術(shù) 工業(yè)建筑，2007，37（1）：2629。指導(dǎo)教師審核意見：指導(dǎo)教師簽名：年 月 日本表由學(xué)生填寫，交指導(dǎo)教師答署意見后參照?qǐng)?zhí)行。原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究與實(shí)踐工作所取得的成果，畢業(yè)論文中有關(guān)資料和數(shù)據(jù)是實(shí)事求是的。除文中已經(jīng)注明的引用內(nèi)容外，本畢業(yè)論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究與實(shí)踐做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)責(zé)任。畢業(yè)論文作者簽名：日期： 年 月 日石家莊城市職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文 題目： 張弦梁結(jié)構(gòu)控制 系 （部） 城建工程技術(shù)系 專業(yè)班級(jí) 09級(jí)建筑工程技術(shù)專業(yè) 學(xué) 號(hào) 26 學(xué)生姓名 王亞鵬 指導(dǎo)教師 許光義 職 稱 講師 年 月 日張弦梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工摘要: 張弦梁結(jié)構(gòu)是近十余年來發(fā)展起來的一種新型大跨結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)由抗彎剛度較大的剛性構(gòu)件和高強(qiáng)度的拉 索組成，自重較輕，可以跨度很大空間。本文在簡(jiǎn)要介紹張弦梁結(jié)構(gòu)特征、成形過程和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)需要研究的課題提出建議。關(guān)鍵詞: 張弦梁，施工控制，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，振動(dòng)目錄引言.1第一章、張弦梁的結(jié)構(gòu)特征.2 （1）、承載能力高.3（2）、使用荷載作用下的結(jié)構(gòu)變形小.3（3）、自平衡功能.3（4）、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng).3（5）、建筑造型適應(yīng)性強(qiáng).3（6）、制作、運(yùn)輸、施工方便.4第二章、張弦梁結(jié)構(gòu)的形成過程.5 （一）張弦梁結(jié)構(gòu)中索預(yù)拉力的施工方法.5第三章、索預(yù)應(yīng)力的施加方案.6第四章、張弦梁結(jié)構(gòu)若干研究重點(diǎn).7（一）施工控制問題.8（1）預(yù)拉力確定.8（2）放樣幾何確定.8（3）施工方案的選擇.9（二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題.12（三）振動(dòng)問題.13第五章、結(jié)語. .14參考文獻(xiàn) . .15張弦梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工引言弦梁結(jié)構(gòu)：是近十余年來發(fā)展起來的一種新型大跨結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)由抗彎剛度較大的剛性構(gòu)件和高強(qiáng)度的拉 索組成，自重較輕，可以跨度很大空間。本文在簡(jiǎn)要介紹張弦梁結(jié)構(gòu)特征、成形過程和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)需要研究的課題提出建議。（1） 張弦梁結(jié)構(gòu)建筑概述： 大跨度張弦梁結(jié)構(gòu)（beam string structure，簡(jiǎn)稱bss）是近十余年來快速發(fā)展和應(yīng)用的一種新型大跨空間結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)由剛度較大的抗彎構(gòu)件（又稱剛性構(gòu)件，通常為梁、拱或桁架）和高強(qiáng)度的弦（又稱柔性構(gòu)件，通常為索）以及連接兩者的撐桿組成;通過對(duì)柔性構(gòu)件施加拉力，使相互連接的構(gòu)件成為具有整體剛度的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。由于綜合應(yīng)用了剛性構(gòu)件抗彎剛度高和柔性構(gòu)件抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，張弦梁結(jié)構(gòu)可以做到結(jié)構(gòu)自重相對(duì)較輕，體系的剛度和形狀穩(wěn)定性相對(duì)較大，因而可以跨越很大的空間。一般說來，盡管張弦梁的梁、拱和桁架截面可為空間形狀，但結(jié)構(gòu)的整體仍表現(xiàn)為平面受力結(jié)構(gòu)。同時(shí)，張弦梁的組合亦可構(gòu)成空間受力結(jié)構(gòu)，如1991年日本建造的天城穹頂就是以張弦梁為基本受力單元組合成的空間穹頂結(jié)構(gòu) 。 1第一章、張弦梁的結(jié)構(gòu)特征張弦梁結(jié)構(gòu)的整體剛度貢獻(xiàn)來自抗彎構(gòu)件截面和與拉索構(gòu)成的幾何形體兩個(gè)方面，是種介于剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)之間的半剛性結(jié)構(gòu) ，這種結(jié)構(gòu)具有以下特征： 2 承載能力高 張弦梁結(jié)構(gòu)中索內(nèi)施加的預(yù)應(yīng)力可以控制剛性構(gòu)件的彎矩大小和分布。例如，當(dāng)剛性構(gòu)件為梁時(shí)，在梁跨中設(shè)一撐桿，撐桿下端與梁的兩端均與索連接，如圖2(a)所示。在均布荷載作用下，單純梁內(nèi)彎矩見圖2(b); 在索內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力后，通過支座和撐桿，索力將 2 在梁內(nèi)引起負(fù)彎矩，如圖2(c)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力使梁的跨中彎矩也達(dá)到時(shí)，張弦梁結(jié)構(gòu)中梁的最大彎矩最終只有單純梁時(shí)最大彎矩的1/4，如圖2(d)。同時(shí)，調(diào)整撐桿沿跨度方向的布置，還可以控制梁沿跨度方向內(nèi)力的變化，使各個(gè)截面受力趨于均勻。而且由于剛性構(gòu)件與繃緊的索連在一起，限制了整體失穩(wěn)，構(gòu)件強(qiáng)度可得到充分利用。 使用荷載作用下的結(jié)構(gòu)變形小張弦梁結(jié)構(gòu)中的剛性構(gòu)件與索形成整體剛度后，這一空間受力結(jié)構(gòu)的剛度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單純剛性構(gòu)件的剛度，在同樣的使用荷載作用下，張弦梁結(jié)構(gòu)的變形比單純剛性構(gòu)件小得多。 自平衡功能當(dāng)剛性構(gòu)件為拱時(shí)，將在支座處產(chǎn)生很大的水平推力。索的引入可以平衡側(cè)向力，從而減少對(duì)下部結(jié)構(gòu)抗側(cè)性能的要求，并使支座受力明確，易于設(shè)計(jì)與制作。 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)張弦梁結(jié)構(gòu)在保證充分發(fā)揮索的抗拉性能的同時(shí)，由于引進(jìn)了具有抗壓和抗彎能力的剛性構(gòu)件而使體系的剛度和形狀穩(wěn)定性大為增強(qiáng)。同時(shí)，若適當(dāng)調(diào)整索、撐桿和剛性構(gòu)件的相對(duì)位置，可保證張弦梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性 。 建筑造型適應(yīng)性強(qiáng) 張弦梁結(jié)構(gòu)中剛性構(gòu)件的外形可以根據(jù)建筑功能和美觀要求進(jìn)行自由選擇，而結(jié)構(gòu)的受力特性不會(huì)受到影響。例如浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)屋蓋上弦是焊接鋼管組成的截面，結(jié)構(gòu)外形如振翅欲飛的鯤鵬；廣州國(guó)際會(huì)展中心屋蓋上弦是空間桁架，結(jié)構(gòu)外形如游曳的魚。張弦梁結(jié)構(gòu)的建筑造型和結(jié)構(gòu)布置能夠完美結(jié)合，使之適用于各種功能的大跨空間結(jié)構(gòu)。 3 制作、運(yùn)輸、施工方便與網(wǎng)殼、網(wǎng)架等空間結(jié)構(gòu)相比，張弦梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的種類、數(shù)量大大減少，這將極大地方便該類結(jié)構(gòu)的制作、運(yùn)輸和施工。此外，通過控制鋼索的張拉力還可以消除部分施工誤差，提高施工質(zhì)量。4第二章、 張弦梁結(jié)構(gòu)的成形過程張弦梁結(jié)構(gòu)的成形過程包括張弦梁剛性構(gòu)件的裝配、索內(nèi)預(yù)拉力的施加和整體結(jié)構(gòu)的安裝就位等。只有在對(duì)索施加一定的預(yù)拉力之后，張弦梁才能成為具有整體剛度的承重結(jié)構(gòu)，因此索內(nèi)預(yù)拉力的施加是其成形的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。（一）張弦梁結(jié)構(gòu)中索內(nèi)預(yù)拉力的施加方法 對(duì)鋼索施加預(yù)拉力的方法多種多樣，在張弦梁結(jié)構(gòu)中常用的有三種 (7) ：花籃螺絲調(diào)節(jié)法（圖3a）、張拉鋼索法（圖3b）和支承卸除法（圖3c）。 花籃螺絲調(diào)節(jié)法是通過調(diào)節(jié)索在兩個(gè)固定點(diǎn)間的長(zhǎng)度來施加預(yù)拉力，一般用于施加較小預(yù)拉力的張弦梁結(jié)構(gòu)。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓張弦梁結(jié)構(gòu)小比例模型試驗(yàn)中即采用此法施加預(yù)拉力。 張拉鋼索法是通過錨具和千斤頂直接張拉鋼索以施加預(yù)拉力，一般有兩端張拉和一端張拉兩種方法。兩端張拉可以使預(yù)拉力沿索長(zhǎng)的分布相對(duì)均勻，適用于跨度較大的結(jié)構(gòu)。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓和廣州國(guó)際會(huì)展中心的張弦梁屋蓋都是采用兩端張拉來施加預(yù)拉力。 支承卸除法是利用結(jié)構(gòu)自重或附加在結(jié)構(gòu)上的配重來施加預(yù)拉力。在結(jié)構(gòu)安裝后卸除支承，由于剛性結(jié)構(gòu)的變形，將部分結(jié)構(gòu)自重和配重傳遞給撐桿，通過撐桿對(duì)索施加拉力。單獨(dú)采用支承卸除法來施加預(yù)拉力時(shí)必須預(yù)先對(duì)剛性構(gòu)件起拱。 5第三章、索預(yù)拉力的施加方案 一般采用張拉鋼索法對(duì)大跨度張弦梁結(jié)構(gòu)施加預(yù)拉力。鋼索可以在張弦梁結(jié)構(gòu)各構(gòu)件裝配在結(jié)構(gòu)支座處后一次張拉; 也可以在臨時(shí)支架上進(jìn)行張拉，張拉完畢后再提升并滑移至結(jié)構(gòu)支座處。對(duì)在臨時(shí)支架上張拉的張弦梁結(jié)構(gòu)，可能還有必要在其安裝到結(jié)構(gòu)支座處后再次張拉，即分批張拉。進(jìn)行分批張拉的原因有二：其一，考慮到張弦梁整體剛度形成后的強(qiáng)幾何非線性和屋面荷載尚未施加等因素，若在臨時(shí)支架上將全部預(yù)拉力一次施加上去，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形太大，無法獲得理想的幾何位形；其二，對(duì)安裝在支座上的張弦梁結(jié)構(gòu)再次張拉可以調(diào)整幾何位形方面的施工誤差，提高施工質(zhì)量。 索內(nèi)預(yù)拉力的施加方法和方案應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、張拉機(jī)具、錨具特點(diǎn)和吊裝能力等綜合確定，必要時(shí)可以采用不同方法的組合方式以施加預(yù)拉力。6第四章、 張弦梁結(jié)構(gòu)的若干研究重點(diǎn) 雖然大跨張弦梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于諸多實(shí)際工程中，但是關(guān)于其理論和試驗(yàn)的系統(tǒng)研究尚鮮有涉足，并很少出現(xiàn)在可查的文獻(xiàn)中。已有的研究包括：利用商用或自行編制的考慮幾何非線性的分析程序，考察撐桿數(shù)目、矢跨比、梁弦剛度比、弦的預(yù)拉力和邊界約束條件等參數(shù)對(duì)成形后的張弦梁結(jié)構(gòu)性能的影響 (8)-(13) ；對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓張弦梁屋蓋進(jìn)行縮尺和足尺模型試驗(yàn)，比較全面地分析了張弦梁結(jié)構(gòu)在張拉階段和使用階段的受力性能 (13) ；通過地震振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，初步分析了張弦梁結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)在地震動(dòng)下的反應(yīng)特征 (14) 。以上研究使人們對(duì)張弦梁的受力性能有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，為張弦梁的設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考依據(jù)。但是這些研究主要集中在張弦梁結(jié)構(gòu)成形后的參數(shù)分析或僅針對(duì)某一實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際工程的需要。結(jié)合張弦梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，有必要對(duì)以下問題進(jìn)行系統(tǒng)和深入地研究。7（一）施工控制問題張弦梁結(jié)構(gòu)作為一種半剛性結(jié)構(gòu)，其整體剛度由剛性構(gòu)件截面尺寸和結(jié)構(gòu)空間幾何形體兩方面共同組成，且具有整體剛度和幾何形態(tài)與施工過程密切相關(guān)、結(jié)構(gòu)成形前剛度較弱等特點(diǎn) (15) ，因而宜將張弦梁結(jié)構(gòu)的施工階段作為一個(gè)獨(dú)立的過程進(jìn)行詳細(xì)分析。張弦梁的成形過程涉及到預(yù)拉力確定、放樣幾何的確定以及施工方案的選擇三個(gè)問題，合理確定這三個(gè)參數(shù)才能獲得理想的幾何位形并保證結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的整體剛度。 預(yù)拉力確定 索內(nèi)引進(jìn)預(yù)拉力的目的是形成必要的整體剛度并獲得理想的幾何位形 (16) 。最佳預(yù)拉力就是在滿足以上兩個(gè)前提下，使剛性結(jié)構(gòu)受力最小 (17) 。國(guó)內(nèi)外目前尚未對(duì)張弦梁結(jié)構(gòu)的最佳預(yù)拉力提出合理的確定方法，但對(duì)初始預(yù)應(yīng)力的分布的計(jì)算已提出一些切實(shí)可行的辦法 (1719) 。文獻(xiàn) (17) 提出了根據(jù)預(yù)應(yīng)力向量的最小方差原理、索伸長(zhǎng)量最小方差原理和最小勢(shì)能原理確定索初始預(yù)應(yīng)力的方法，但是該方法只考慮在給定幾何和邊界條件下索拉力的計(jì)算，沒有考慮幾何位形隨預(yù)應(yīng)力變化的特點(diǎn)，只能得到一個(gè)近似的預(yù)拉力。一般情況，索內(nèi)張力為 (20) ： 其中te結(jié)構(gòu)自重引起的拉力tp為控制結(jié)構(gòu)性能而引進(jìn)的拉力 ta附加荷載引起的拉力 to結(jié)構(gòu)成形時(shí)索的拉力 因此就是待確定的索內(nèi)預(yù)拉力。 首先，結(jié)構(gòu)整體剛度必須保證：張弦梁形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，可以僅依靠結(jié)構(gòu)支座支承其重量，此時(shí)索內(nèi)拉力與結(jié)構(gòu)自重互相平衡，to=te；索在任何外荷載作用下都不能松弛，即t > 0，tota故。對(duì)只承受向下荷載作用的結(jié)構(gòu)， ta大于0，tota自動(dòng)滿足；當(dāng)結(jié)構(gòu)承受向上的荷載作用（如風(fēng)吸力）時(shí)，ta < 0，則所需的最小預(yù)拉力to=-te。因此所需的最小預(yù)拉力為max(te-ta)。 其次，為了獲得理想的幾何形體，必須控制to的最大值。以浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓r2張弦梁屋架為例 (13) ，張拉過程中，當(dāng)張弦梁脫離臨時(shí)支架后，每 8施加10kn的預(yù)拉力，張弦梁跨中頂部上拱50mm，且上拱速度逐步加快。 張弦梁結(jié)構(gòu)的上拱會(huì)帶動(dòng)支座的相對(duì)水平位移，即過多的上拱會(huì)影響結(jié)構(gòu)的幾何位形。張弦梁結(jié)構(gòu)的上拱速率與剛性構(gòu)件相對(duì)剛度和剛性構(gòu)件的外形有關(guān)，剛性構(gòu)件的相對(duì)剛度越大，曲率半徑越大，上拱速度越小。 最后，最佳預(yù)拉力的確定在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度和幾何位形的前提下還要考慮其在使用過程中的性能，盡量減少剛性構(gòu)件在使用荷載作用下的應(yīng)力和結(jié)構(gòu)的變形。 9 放樣幾何的確定 張弦梁結(jié)構(gòu)在成形過程中經(jīng)歷以下幾種狀態(tài)：放樣狀態(tài)，此時(shí)所有構(gòu)件內(nèi)力均為0，亦稱零狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)就是工廠加工制作構(gòu)件的依據(jù)；位于放樣狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)之間的過渡狀態(tài)，對(duì)于在臨時(shí)支架上張拉的張弦梁結(jié)構(gòu)，該狀態(tài)的受力為結(jié)構(gòu)自重和索內(nèi)預(yù)拉力，其中包括兩種情況，一是張拉完畢，支承在臨時(shí)支架的受力狀態(tài)，一是提升或滑移中的受力狀態(tài)；對(duì)在結(jié)構(gòu)支座處裝配并張拉的張弦梁結(jié)構(gòu)，該狀態(tài)的受力為結(jié)構(gòu)自重和作用在其上的其它結(jié)構(gòu)重量；設(shè)計(jì)狀態(tài)，此時(shí)索內(nèi)預(yù)拉力施加完畢，結(jié)構(gòu)受力為結(jié)構(gòu)自重和預(yù)拉力，該狀態(tài)就是建筑設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是結(jié)構(gòu)成形后受力分析的初始條件，故亦稱初始狀態(tài)。張弦梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)的幾何條件一般是給定的，因此其形狀確定問題表現(xiàn)為確定結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力分布和放樣狀態(tài)的幾何形狀，以進(jìn)行構(gòu)件加工。從放樣狀態(tài)到設(shè)計(jì)狀態(tài)，張弦梁經(jīng)歷的是大位移彈性變形過程，必須采用非線性方法進(jìn)行分析。 已有的形狀確定方法主要是關(guān)于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)的形狀確定，例如力密度法 (21)、(22) 、動(dòng)力松弛法 (23)(24) 和最小二乘法 (25) 等，它們解決的問題是給定邊界幾何或初始預(yù)應(yīng)力分布尋找空間形狀的問題，即設(shè)計(jì)狀態(tài)幾何形狀的確定。對(duì)于給定設(shè)計(jì)狀態(tài)的幾何和預(yù)拉力確定結(jié)構(gòu)的放樣幾何，文獻(xiàn) (26) 提出采用逆迭代法確定索梁初始狀態(tài)和放樣狀態(tài)的方法，這種方法包含多次非線性迭代和多次試算，經(jīng)驗(yàn)要求較高，耗時(shí)較多。因而有必要尋找一種方向性更為明確的算法，直接從設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)行逆分析求放樣幾何，避免過多的迭代和試算。 10 施工方案的選擇 施工方案的選擇除了考慮可以采用的設(shè)備之外，還要考慮結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)以及在不同施工狀態(tài)下可能出現(xiàn)的問題。施工方案選擇主要是確定索內(nèi)預(yù)拉力施加方法（花籃螺絲調(diào)節(jié)法、張拉鋼索法或支承卸除法）、張拉位置（臨時(shí)支架處或結(jié)構(gòu)支座處）、張拉方案（一次張拉或分批張拉）以及安裝方法（一次吊裝、提升并滑移到結(jié)構(gòu)支座）。 針對(duì)于具體的工程項(xiàng)目和施工條件，每種施工方案各有利弊，應(yīng)權(quán)衡之后再進(jìn)行選擇。當(dāng)采用張拉鋼索法施加預(yù)拉力時(shí)，對(duì)剛性構(gòu)件剛度相對(duì)較小，而要求的預(yù)拉力相對(duì)較大的張弦梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量采用分批張拉。 11（二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題 張弦梁的穩(wěn)定問題有兩類，一是結(jié)構(gòu)中各結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如上弦桿和撐桿的穩(wěn)定問題；另一類是張弦梁作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題。同其他鋼結(jié)構(gòu)桿件一樣，張弦梁結(jié)構(gòu)的上弦桿和撐桿受壓時(shí)亦存在失穩(wěn)問題。文獻(xiàn) (30) 對(duì)廣州國(guó)際會(huì)展中心張弦梁結(jié)構(gòu)的上弦桿的穩(wěn)定問題進(jìn)行了數(shù)值分析，結(jié)果表明在使用荷載作用下，上弦桿不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。 在結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性方面，首先，在張拉過程中，結(jié)構(gòu)尚未成形，整體剛度較弱，如果處理不當(dāng)，可能出現(xiàn)弦桿結(jié)構(gòu)的平面外失穩(wěn)和平面內(nèi)失穩(wěn)。其次，成形后的張弦梁結(jié)構(gòu)可以看做是一類特殊的“桁架”，張弦梁結(jié)構(gòu)的上弦、撐桿和索分別是該“桁架”的上弦、腹桿和下弦，與一般桁架的差別主要在于用高強(qiáng)度鋼索代替普通桁架的下弦。因此一般桁架中的穩(wěn)定問題也可能在張弦梁結(jié)構(gòu)中出現(xiàn) (31) 。再次，張弦梁結(jié)構(gòu)中由于引入了張緊的預(yù)應(yīng)力索，其結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定與剛性結(jié)構(gòu)有所不同，調(diào)整索、撐桿和剛性構(gòu)件的相對(duì)位置，可使張弦梁結(jié)構(gòu)不發(fā)生整體失穩(wěn)。同時(shí)，張弦梁結(jié)構(gòu)的重心位于結(jié)構(gòu)的上部，因此整體結(jié)構(gòu)的傾覆是不可忽視的問題。應(yīng)該指出的是，張弦梁結(jié)構(gòu)中索內(nèi)預(yù)拉力的存在是結(jié)構(gòu)整體剛度的保證，同索桿、索膜結(jié)構(gòu)一樣，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定首先要求索不能出現(xiàn)松弛 (6) 。 文獻(xiàn) (30) 利用strand7.0對(duì)廣州國(guó)際會(huì)展中心屋蓋進(jìn)行穩(wěn)定分析，得到當(dāng)荷載為設(shè)計(jì)荷載的22.3倍時(shí)，結(jié)構(gòu)最先發(fā)生平面內(nèi)屈曲。文獻(xiàn)( (11) 在張弦梁足尺試驗(yàn)中對(duì)張弦梁下弦的跨中和四分點(diǎn)共4點(diǎn)分別施加3kn面外水平荷載，屋架平面外水平變形非常微小，而且卸除該荷載后變形也基本恢復(fù)。這在一定程度上反映了張弦梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，但是這