CN102733524A - 一种张拉结构和刚性结构的组合结构体系及其组合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种张拉结构和刚性结构的组合结构体系的施工方法。该组合结构包括张拉结构、刚性悬挑结构、刚性约束构件及支撑结构，张拉结构通过刚性约束构件与刚性悬挑构件连接形成组合体，该组合体连接在支撑结构上。该组合结构的施工方法为先施工支撑体系和环向刚性约束，然后进行内部张拉结构的部分张拉，最后施工外悬挑结构，通过外悬挑结构进一步增加张拉结构的拉力到设计拉力，实现施工过程中结构受力自平衡。该施工方法不仅能实现张拉结构和刚性结构的内外受力平衡，而且不需要临时支撑脚手架。

Description

一种张拉结构和刚性结构的组合结构体系及其组合方法
技术领域
本发明涉及一种建筑结构体系施工方法，特别是涉及张拉结构和刚性结构的组合结构体系施工方法。 
  
背景技术
目前索穹顶结构在国外已经建成多座。索穹顶结构作为一种柔性的大跨空间结构，与普通空间结构不同，它主要由预应力提供刚度。索穹顶结构必须与周边的受压环梁组成一个闭合回路，是一种自平衡体系，结构具有自适应能力。因此已有的索穹顶结构均为了平衡内部拉力，必须设置专门的约束构件，比如受压环桁架或环梁，而且外部环梁等约束构件往往比较大，才能平衡索穹顶拉力。张拉结构和刚性结构的组合结构体系将索穹顶等张拉结构向内受拉、悬挑结构内部向外受拉结合起来实现内外受力自平衡的一种结构，大大降低受压环桁架和环梁的受力。常规的结构施工方法无法满足该类受力自平衡组合结构体系的施工。本发明提出的张拉结构和刚性结构的组合结构体系的施工方法适用于通过数值模拟，采用先张拉后施工外悬挑的顺序使该结构体系施工过程中实现受力自平衡。 
  
发明内容
技术问题
四周悬挑中间为索穹顶结构等张拉结构的组合结构体系，往往处于受力自平衡状态，四周悬挑中间为索穹顶结构等张拉结构的组合结构体系，张拉结构优先选用索穹顶结构，也可以为车辐式双层索网结构、悬索结构、单层索网结构等，刚性结构可以为悬挑钢结构，也可以为悬挑混凝土结构或组合结构。刚性结构可以为一层或两层及其以上。同时，刚性结构也可以为悬挂结构体系。连接张拉结构和刚性结构的构件为环桁架或环梁或其他刚性约束构件。悬挑结构和索穹顶结构通过环向桁架或环梁或其他约束构件相连。常规的施工方法不能满足该结构体系的受力自平衡要求。
技术方案
本发明提出一种张拉结构和刚性结构组合结构体系的施工方法以及误差调整方法，其特征在于在全过程仿真分析的基础上，先施工支撑结构体系和刚性约束环向构件，然后进行预应力张拉，最后进行悬挑部分的施工，包括以下施工步骤：
第1步，按本施工方案进行逆序施工仿真分析，通过逆序施工分析，计算出各施工步中的索力、构件内力和变形；
第2步，从下至上施工支撑结构体系5。
第3步，在支撑结构体系5顶部施工环桁架或环梁或其它刚性约束构件2。 
第4步，根据施工仿真分析结果，施加设计张拉力的一部分，进行张拉结构的预应力张拉施工，通过张拉外索6，张拉后与环桁架或环梁或其它刚性约束构件2连接，该步中环桁架或环梁环向压力逐渐增大； 
第5步，根据施工仿真分析结果，逐步向外施工悬挑结构，施工过程中，由于悬挑结构的自重作用，环桁架环向压力逐渐减少，张拉结构的索力进一步增加，直至悬挑结构施工完毕，内外受力平衡。
第6步，根据张拉结构设计内力，对张拉结构的张拉力进行误差调整，使索力满足设计要求。 
有益效果
本发明提出的施工方法以及误差调整方法，适用于张拉结构和刚性结构的组合结构体系的施工，通过数值模拟，采用先张拉后施工外悬挑的顺序使该结构体系施工过程中实现受力自平衡。避免外悬挑结构施工时设置大量的临时支撑脚手架。显著减少施工成本和时间。
  
附图说明
图1为结构剖视图； 
图2为结构俯视图；
图3为索穹顶与环桁架（或环梁）连接示意图；
图4为索穹顶与环桁架（或环梁）铰接连接节点示意图。
各图中，1-悬挑结构上部结构，2-环向桁架（或环梁），3-悬挑下部结构，4-索穹顶结构或其他张拉结构，5-支撑结构，6-索连接端，7-索连接耳板。 
  
具体实施方式
以某索穹顶与悬挑结构组合结构工程图2的施工过程为例，来说明本施工方法的具体实施方式： 
第1步，按上述技术方案所述施工顺序的逆顺序进行施工仿真分析，即先计算完整组合结构有限元分析，此时的索力为P；然后，初始预应力不变的前提下，进行外悬挑结构的拆除，计算此时的索力为P1。
第2步，从下至上施工支撑结构体系5。 
第3步，在支撑结构体系5顶部施工环桁架或环梁或其它刚性约束构件2。 
第4步，根据施工仿真分析结果，按索力P1进行张拉结构的预应力张拉施工，通过张拉外索6，张拉后与环桁架或环梁或其它刚性约束构件2连接，施工过程中，环桁架或环梁环向压力逐渐增大； 
第5步，根据施工仿真分析结果，逐步向外施工悬挑结构，施工过程中，由于悬挑结构的自重作用，环桁架环向压力逐渐减少，张拉结构的索力进一步增加至P，直至悬挑结构施工完毕，内外受力平衡。
第6步，根据张拉结构设计内力P，对张拉结构的张拉力进行误差调整，使索力满足设计要求。 

Claims (4)

1.一种张拉结构与刚性结构的组合结构施工方法，其特征在于所述组合结构施工方法为在施工仿真分析的基础上，先施工支撑体系和环向刚性约束，然后进行内部张拉结构的部分张拉，最后施工外悬挑结构，通过外悬挑结构受力并与张拉结构受力平衡，使张拉结构的拉力进一步增加到设计拉力，实现结构受力自平衡。
2.如权利要求1所述的组合结构施工方法，其特征在于施工仿真分析时按照以下步骤进行：
第1步，按本施工方案进行逆序施工仿真分析，通过逆序施工分析，计算出各施工步中的索力、构件内力和变形；
第2步，从下至上施工支撑结构体系5；
第3步，在支撑结构体系5顶部施工环桁架或环梁或其它刚性约束构件2；
第4步，根据施工仿真分析结果，施加设计张拉力的一部分，进行张拉结构的预应力张拉施工，通过张拉外索6，张拉后与环桁架或环梁或其它刚性约束构件2连接，该步中环桁架或环梁环向压力逐渐增大；
第5步，根据施工仿真分析结果，逐步向外施工悬挑结构，施工过程中，由于悬挑结构的自重作用，环桁架环向压力逐渐减少，张拉结构的索力进一步增加，直至悬挑结构施工完毕，内外受力平衡；
第6步，根据张拉结构设计内力，对张拉结构的张拉力进行误差调整，使索力满足设计要求。
3.如权利要求1~2所述的组合结构施工方法，其特征在于施工仿真分析时按照以下步骤进行，先计算完整组合结构有限元分析，此时的索力为P；然后，初始预应力不变的前提下，进行外悬挑结构的拆除，计算此时的索力为P1。
4.如权利要求1~3所述的组合结构施工方法，其特征在于张拉时使用最外圈斜索施加预应力的方式。
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