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膜结构看台的张拉施工方案与施工分析

  据悉,某体育中心新体育场的屋盖结构为当前规模较大的索膜结构,参考市面中已建好的类似工程实践的经验,均普遍采用了整体张拉的施工方案,该膜结构看台工程较为可行的施工方案初步考虑分成以下五个步骤∶

  (1)钢构件的安装∶包括上下受压环及其间的斜撑杆。

  (2)在地面及看台布置和组装钢索∶包括谷索、脊索、悬挂索及内环索等。

  (3)索的提升:通过脊索的牵引索将脊索进行张拉,并提升其他相关的素。

  (4)索网的张拉:依次为脊索定长张拉就位,谷索定长张拉就位,索网结构成型。

  (5)膜片的安装:主要指在成型的索网结构上铺设裁剪好的膜片并在其经纬向建立预张力。

  根据上述施工步骤,可对其中关键的三个阶段进行力学分析,以确定其相应的索内力和节点位置,这三个阶段分别为∶

  阶段1,此时脊索已定长张拉至设计长度,而谷索处于松弛状态;

  阶段2,通过将谷索定长张拉至设计长度,在整个索网体系内建立起够强的刚度;

  阶段3,将膜片按设计尺寸安装到索网结构上,整体索膜结构安装完成。

  不同的阶段可以用不同但相关的有限元计算模型来处理,实际上,由于整体膜结构看台找形的状态计算已完成,很显然,找形计算完成后的状态(此时为模型1)即相应于阶段3,其余的两个施工状态可通过逆推法求解,将找形计算完成后的有限元模型中的三维膜单元删除,重新进行一次非线性有限元计算,便可求得阶段2完成后的几何和力学状态,同理,再将模型2中的谷索松开,并进行一次非线性计算,可求得阶段1完成时的几何和力学状态。

  根据上述方法,计算出谷索和脊索在三个状态下的空间相对位置,其中X为索的径向相对位置,Y为索的竖向相对位置,经分析得出,当索网结构张拉成型后,结构的基本形状就已经大致明确了,膜的自重和预应力对结构形状没有很大的影响,在安装膜结构看台的膜片过程中,谷索的内力发生了较大的变化,同时其他构件的内力也均有不同程度的调整,从变化的趋势来看,总体来讲是上部构件(脊索和上压环等)受力增加显明,其余则受力有所减少。