輪輻式馬鞍形單層索網(wǎng)結構性能分析和設計關鍵技術研究.pdf

1、索結構常應用在大跨空間結構中，除了強度高、節(jié)約材料等特點外，更是能營造出新穎、美觀和輕巧的建筑造型。輪輻式單層索網(wǎng)結構作為索結構的一種，其構成特點是:有一個剛度較大的受壓外環(huán)，通過沿徑向布置的單層拉索連到中心受拉內(nèi)環(huán)索，整個結構屬于自平衡受力體系，該結構形式在全世界范圍內(nèi)僅有科威特國家體育場應用。作為國內(nèi)首座采用輪輻式單層索網(wǎng)結構的工程，蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心體育場屋蓋結構尺寸為260m×230m，外環(huán)馬鞍形高差為25m。本文以此為工程背

2、景，對其結構性能和設計關鍵技術進行深入的研究工作。
　　本文首先詳細介紹了蘇州工業(yè)園區(qū)體育場的總體設計和施工方案，設計方案包括工程概況、結構形式與特點、屋蓋幾何尺寸、構件材料和規(guī)格、荷載條件以及結構關鍵節(jié)點等內(nèi)容;施工方案包括鋼結構總體施工方案和索網(wǎng)牽引提升方案兩部分，其中索網(wǎng)的整體提升過程包括低空無應力組裝、整體牽引提升和高空分批錨固三個步驟。
　　對于柔性索結構性能的分析前提是要確定其空間幾何形態(tài)和預應力分布，即在索網(wǎng)上

3、施加預張力場，使得這個預張力場在相對應的索網(wǎng)幾何構型上能夠形成一個平衡體系。本文基于輪輻式單層索網(wǎng)結構的初始形態(tài)特征——只要給定結構的平面投影和外壓環(huán)的節(jié)點坐標，內(nèi)環(huán)的空間形態(tài)就唯一確定，介紹了其空間形態(tài)的確定方法和迭代找力分析方法，并進行了算例驗證。
　　以結構整體剛度的影響因素為切入點，分別改變內(nèi)環(huán)平面投影形狀、內(nèi)環(huán)平面投影面積、外環(huán)馬鞍形曲面高差、拉索初始預應力大小和拉索截面積等參數(shù)，對輪輻式單層索網(wǎng)結構的靜力性能進行參數(shù)化

4、分析，包括不同參數(shù)對索網(wǎng)結構豎向剛度、拉索索力、徑向索索力分布規(guī)律、索端支座反力分布以及對外環(huán)梁變形和應力的影響。根據(jù)分析結果，總結輪輻式單層索網(wǎng)結構的性能特點，并對該類結構的形狀確定和預應力優(yōu)化提供合理性建議。
　　在此基礎上對蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心體育場結構設計中的若干關鍵問題進行了分析研究，主要包括:創(chuàng)新V形柱腳支座節(jié)點中滑動機制的布置意義，梁柱連接方式、結構柱形式和傾斜角、外環(huán)梁軸向剛度和彎曲剛度等對結構性能的影響，最后對結