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一種先進的結構體系的誕生--大跨度預應力懸索鋼結構玻璃屋面施工

作者：鋼結構網    
時間：2009-12-23 10:05:58 [收藏]
　　郭劍飛快速完成了兩張結構草圖，推到記者面前。一張畫的是原計劃運用的結構體系，上下兩榀主鋼桁架是普通的鋼管，中間是一些鋼件組合；另一張畫的是最終運用的新型結構體系，上面采用的是曲面鋼管，下面采用的是
    　　郭劍飛快速完成了兩張結構草圖，推到記者面前。一張畫的是原計劃運用的結構體系，上下兩榀主鋼桁架是普通的鋼管，中間是一些鋼件組合；另一張畫的是最終運用的新型結構體系，上面采用的是曲面鋼管，下面采用的是一根懸索，中間腹桿采用的是直徑較小的鋼管。
    　　在北京農業生態工程試驗基地配套工程主任工程師郭劍飛看來，這些鋼構件的改變，意味著一種先進的結構體系的誕生。事實證明，這種運用于大跨度玻璃屋面的施工方法不僅能夠節約鋼材、節省工期，還使結構受力更加合理。去年，大跨度預應力懸索鋼結構玻璃屋面施工工法被評為國家級工法。
    　　“其實，這種新型結構的產生與最初設計方的設計方案有關。”郭劍飛說。據他介紹，設計方的設計想法是要求20年不落伍，還要兼顧使用功能和美學功能。如果運用傳統結構，就不能達到設計方的要求，而且較笨重的單純剛性構件還可能破壞工程的整體效果，影響采光和空間造型。
    　　但當時還沒有一種成熟的施工方法能夠解決大跨度預應力懸索張拉的問題，也沒有配套指定的機械。怎么辦？工期不等人。
    　　在確定了鋼構件后，技術人員協同設計方進行了大量的仿真模型計算和實驗。他們在下弦柔性索體內部施加預應力，控制剛性構件的彎矩大小和分布，改善了整體結構的受力性能，使壓彎構件和抗拉構件取長補短、協同工作，達到自平衡。
    　　為了確保萬無一失，技術人員還在鋼索上安裝了很多監控儀器。比如，他們安裝了壓力傳感器監測鋼索預應力，安裝了水準儀監測上弦鋼管的變形情況。
    　　經過反復實驗，他們最終獲得成功。在剛性構件與柔性索體形成整體剛度后，張弦梁結構的剛度遠遠大于傳統單純剛性構件的剛度，在同樣的荷載作用下，其變形情況也要比單純剛性構件好得多。
    　　郭劍飛說，由于采用了預應力結構，屋蓋結構桿件大為減少，腹桿等構件的截面尺寸比原設計尺寸更小。根據初步設計，鋼桁架體系總噸位約400噸，現在采用的鋼桁架預應力張弦梁結構體系總噸位約230噸，節約鋼材約170噸，僅材料一項就節約資金約93.5萬元。同時，由于這種結構體系是在現場組裝后整體吊裝而成，現場焊接的工程量大大減少，工期還提前了20天。
    　　在這項工程完成之后，大跨度預應力懸索鋼結構玻璃屋面施工工法又相繼被運用到北京市金融街某大廈工程和北京凱晨廣場工程中，并取得了良好的效果。 [建筑鋼結構網(http://www.ccmsa.com)收集整理]
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