大跨度张弦立体桁架受力性能研究.pdf

第40卷第6期建筑结构2010年6月

大跨度张弦立体桁架受力性能研究

1,21
王成,张毅刚
(1北京工业大学空间结构研究中心,北京100124;2中国建筑科学研究院检测鉴定中心,北京100033)

[摘要]针对黄河口模型厅原方案156m跨张弦立体桁架工程,采用ANSYS程序进行理论分析,详细研究了荷载态
(4种工况)下,结构的初始预应力、矢跨比、垂跨比和桁架截面高度等参数的变化对结构受力性能的影响。通过结
果对比分析,得出了大跨度张弦立体桁架结构设计的一些特点,并给出了初始预应力、矢跨比、垂跨比和桁架截面高
度等参数的建议值,进而为黄河口模型厅张弦立体桁架结构设计提供了参考。
[关键词]张弦立体桁架;初始预应力;矢跨比;垂跨比;桁架截面高度

Forceperformancestudyofthetrussstringstructureswithlongspan
WangCheng1,2,ZhangYigang1
(1SpaceStructuresResearchCenter,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China;
2ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100033,China)
Abstract:Themechanicsperformanceofthe156mspantrussstringstructures(TSS)ofYellowRivermodeltestingcenterbuilding
underloadingwasanalyzed,whichisinfluencedbyfourparametersincludinginitialpretensionofcable,risespanratioofarch,sag
spanratioofcableandtheheightoftrusscrosssection.ANSYSprogramwasadoptedonthetheoreticalanalysis.Somevaluable
featuresaboutthelongspanTSSdesignweregottenthroughcomparisonanalyses.Somepropositionalnumericalvalueofthe
parametersmentionedaboveisprovided,andwhichadditionalprovidessomeusefulreferencefortheinitialdesignofYellowRiver
modeltestingcenterbuilding.
Keywords:trussstringstructures;initialpretension;risespanratio;sagspanratio;trusscrosssectionheight

0引言
张弦立体桁架结构作为一种新型的大跨空间结构
形式已在我国得到应用,但是对于跨度150m以上的张
弦立体桁架结构的研究并不多。针对黄河口模型厅原
方案156m跨张弦立体桁架工程,细致研究了荷载状态
下,结构的初始预应力、矢跨比、垂跨比及桁架截面高
度等因素对结构受力性能的影响。
图轴测图图截面组成
初始计算模型12
1
黄河口模型厅原方案为张弦立体桁架结构的支座张弦立体桁架初始条件mm表1

跨度为156m,左端A处支座为固定铰支座,右端B处b跨度上弦杆下弦杆撑杆上腹杆斜腹杆索

支座为滑动铰支座。上部拱形钢管桁架截面为倒三角50024,
5000156000500243008250825087397
形,撑杆等间距设15个,结构的轴测图见图1,构件截50020
面组成见图2。上弦、下弦、撑杆和腹杆均选用热轧无
为100年)05kNm2,风荷载体型系数与高度系数根据
缝圆钢管,钢材均采用Q345,上部拱形钢管桁架杆件
北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室所做的风洞
连接选用球节点;下部钢索选用高强低松弛冷拔钢丝
试验取值,见图3;屋面恒荷载:张弦立体桁架屋面覆
束,抗拉强度为1570MPa,结构的初始条件见表1。
盖物自重050kNm2,试验厅悬挂物010kNm2;屋面均
理论模拟选用ANSYS有限元程序提供的APDL语
布活荷载030kNm2。
言进行编程分析,计算模型中的桁架杆件及撑杆均采
针对上述五种荷载作用,考虑了荷载态下四种荷
用杆单元,钢索采用索单元。在计算过程中考虑五种
载工况:工况一为预应力+张弦立体桁架自重;工况二
荷载作用,分别是初始预应力、张弦立体桁架自重(由
为预应力+张弦立体桁架自重+屋面恒载+