大跨度多次预应力钢穹网壳设计与张拉监控

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大跨度多次预应力钢穹网壳设计与张拉监控

ss攀枝花体育馆平面呈八角花瓣形(图6-7-1),周围用8个柱面相连,跨度近65m,曲边八边形外

尚有l.94~4.16m不等的悬挑。屋盖支承于标高16.6m的8个混凝土圆柱顶上,相邻柱距24.85m,壳中

心标高(节点球心)27.90m。最大平面覆盖尺寸74.8m×74.8m。该工程按7度抗震设防,属Ⅰ类场地

土,基本风压0.5kN/m2,屋面荷载4.11kN/m2。

网壳杆件用16Mn钢管,计4633根,另加8大束钢绞线预应力高强拉索,节点球986个,其中大部分

节点为鼓形螺栓球,少量(约15%)为焊接空心球。8个支座采用橡胶垫板减振并消除温度应力

。16Mn钢网壳设计用钢量为35.00kg/m2。后因16Mn钢管现货匹配不齐,改用以大代小的Q235钢管,

屋面荷载变为4.25kN/m2,实际工程用量增至49.00kg/ m2。

该屋盖结构选型时,除首先要满足建筑功能、使用要求、安全可靠并符合设计规定外,还进行

了曲面平板网架、预应力混凝土边构支承的钢网壳、非预应力钢网壳、预应力钢网壳等多方案比

较。分析表明,多次预应力钢网壳比非预应力钢网壳节约钢材36.61%,比平板网架省钢54.88%。最

后决定采用按多次预应力组合式短程线型钢网壳方案。据悉这是世界上多次预应力新技术应用于

空间钢结构的首例工程。因国内无网壳设计规范,亦无预应力钢结构设计规程,故工程设计只能参

照相关规范和自身特点以及该项目阶段性研究成果进行。

第1章预加应力体系的选择

网壳的预加应力体系包括布索方案、预应力节点和预应力拉索选型,在网壳中如何布索才能

提高预应力经济效益是关键问题。布索的原则是:在预应力的作用下，结构具有最多数量的卸载

杆,最少数量的增载杆和中性杆,以使网壳的卸载效应大,从而收到明显的效果。

网壳宜在下部壳外布索,其布索方案大致可分两类(图6.7-2):一类为壳边缘布索—边构街外

布索(A-A)、支座两两相间配索(B-B);另一类为壳中部布索—支座对角线配索(C-C)、对角线下撑

式壳外配索(D-D)。杆件卸载效应和节点反拱度效应分析结果显示,中部布索方案的矢高大,易获

较大的反力矩,因而卸载与反拱度效应均比边缘布索方案明显。由于建筑要布设吊顶,不容预加应

力体系结构外露,故正式施工图设计采用壳外下撑式直束配索的边缘布索方案（A-A)。该预加应

力体系方案与网壳的边缘构件和壳面构件合二为一,仅需加大截面尺寸,以简化构造。下撑拉索为

高强钢绞线,通过间M锚具锚于预应力节点,考虑到平面外的稳定性,特于侧向加杆扶持。

为改善布索方案A-A矢高小的不利受力情况,在八条边下设置了32根向上的撑杆,它能产生很

大的上抬力,以弥补其卸载与反拱度效应差的不足。

第2章预应力全过程计算原理及静力分析

预应力网壳全过程计算,实际上就是加载顺序在网壳计算上的反映。该屋盖工程根据荷载的

可分性、施工设备及工艺的可行性,在简化构造的情况下,为最大限度提高结构承载能力,节约钢

材、降低造价,在征求施工单位意见后,决定采用以高强钢绞线为预应力拉杆的预应力结构五阶段

设计。即“受载—张拉一受载一张拉一受载"的加载顺序。首先,网壳拼装就位后,加上约半数的

屋面板重,使杆件处于受载状态,第一次利用荷载作用下杆件的允许承载能力;其次,张拉钢索,大

致按荷载比例确定初始预加力值,对整个网壳相当大部分的杆件施加预应力至其反向允许承载力

的极限;再第二次加上首批余下的全部壳板重量,第二次利用荷载下杆件的允许承载能力;然后第

二次张拉钢索达总预加力控制值,这时,网壳又有相当大部分杆件达到其反向允许承载力的极限;

最后第三次将屋面构造、室内吊顶、灯光、马道、水电管线等全部荷载加上,从而使网壳杆件的

承载能力达到设计值,第三次利用杆件的允许承载能力。分析中,每当全部荷载工况计算完毕,都

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大跨度多次预应力钢穹网壳设计与张拉监控ss攀枝花体育馆平面呈八角花瓣形(图6-7-1),周围用8个柱面相连,跨度近65m,曲边八边形外尚有l.94~4.16m不等的悬挑。屋盖支承于标高16.6m的8个混凝土圆柱顶上,相邻柱距24.85m,壳中心标高(节点球心)27.90m。最大平面覆盖尺寸74.8m×74.8m。该工程按7度抗震设防,属Ⅰ类场地土,基本风压0.5kN/m2,屋面荷载4.11kN/m2。网壳杆件用16Mn钢管,计4633根,另加8大束钢绞线预应力高强拉索,节点球986个,其中大部分节点为鼓形螺栓球,少量(约15%)为焊接空心球。8个支座采用橡胶垫板减振并消除温度应力。16Mn钢网...

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