张弦梁介绍

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《大跨空间钢结构分析与概念设计》王秀丽 机械工业出版社

张弦梁结构是近十余年发展起来的一种大跨预应力空间结构体系。张弦梁结构最早的得名来自于该结构体系的受力特点是“弦通过撑杆对梁进行张拉”。但是随着张弦梁结构的不断发展，其结构形式日趋多样化，20世纪日本大学M.Saitoh教授将张弦梁结构定义为“用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系”。可见张弦梁结构由三类基本构件组成，即可以承受弯矩和压力的上弦刚性构件、下弦的高强度拉索以及连接两者的撑杆。

辐射式张弦梁结构，这种结构由中央按辐射状放置上弦张弦梁，梁下设置撑杆，撑杆用环向索或斜索连接。该结构形式适用于圆形平面或椭圆行平面的屋盖。 从受力形态上来看，张弦梁结构又通常被认为是一种“半刚性”结构。像悬索结构等柔性结构一样，根据张弦梁结构的加工、施工及受力特点通常也将其结构形态定义为零状态、初始状态和荷载态三种。其中零状态时拉索张拉前的状态，实际上是指构件的加工和放样形态；初始态是拉索张拉完毕后，经过安装就位的形态，也是建筑施工图中所明确的结构外形；而荷载态是指外荷载作用在初始态结构上发生变形后的平衡状态。

以上三种状态的定义，对张弦梁结构来说具有现实意义。对于张弦梁结构零状态，主要涉及到结构构件的加工放样问题。张弦结构的初始状态时建筑设计所给定的基本形态，即结构竣工后的验收状态。如果张弦梁结构的上弦构件按照初始形态给定的几何参数惊醒加工放样，那么在张拉索时，由于上弦构件刚度较弱，拉索的张拉力势必导致上弦构件产生向上的变形。当张拉索张拉完毕后，结构中上弦构件的形状将偏离初始状态，从而不满足建筑设计的要求。因此张弦结构上弦构件的加工放样通常要考虑拉索张拉产生的变形影响。

《大跨度空间结构》张毅刚 薛素铎 杨庆山 范峰 机械工业出版社

张弦梁结构的受力机理为：通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减小，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支承，改善结构的受力性能。上弦的压弯构件一般采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减小滑动支座的水平位移。由此可见，张弦梁结构可充分利用高强索的强抗拉性改善整体结构受力性能，使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，达到自平衡，充


分发挥了每种构件材料的作用，是大跨空间结构中典型的刚柔结合的混合结构体系。

《大型张弦梁结构的设计与施工》黄明鑫 范峰 山东科学技术出版社

随着经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，近年来我国各地大力开展基础设施建设，建成了一批具有国际先进水平的机场、会议展览中心、体育场馆等大跨度、大空间民用公共建筑。为了满足现代建筑美学的发展和建筑使用功能的要求，钢结构以其自重轻、易表达建筑造型、施工速度快、工期短等优点被广泛用于大跨空间结构中，推动了我国空间钢结构设计和施工水平的提高。

张弦梁是拉索、撑杆和压弯构件组合而成的新型自平衡体系，它充分利用高强索的强抗拉性能来改善结构整体的受力性能，成为受力合理、承载能力高、材料用量省、制造运输方便、施工简单、能跨越较大空间的自平衡体系，是具有良好应用价值和前景的新型结构形式。张弦梁结构在我国研究和应用尚处于初级阶段，因此我国张弦结构的设计和施工水平与国际先进水平还有一定得差距。 《新型空间结构分析、设计与施工》董石麟 罗尧治 赵阳 人民交通出版社 张弦梁结构的发展与应用

张弦梁结构的应用最早可以在19世纪初建造的铸铁桥中发现。在19世纪中后叶的欧洲，类似于张弦梁结构受力特点的桥梁有较多应用。如英国1859年建造的Royal Albert桥【】。在20世纪80年代、张弦结构开始在日本的一些大跨度屋盖结构中应用。在随后的十余年中，建成了一批有代表性的张弦结构。例如1991年建成的酒田国体纪念体育馆【】，由尺寸为53m╳68m和41m╳31m的大小展厅组成，中部张弦梁支承在两侧设置的悬臂桁架上。1995年建成的浦安市体育馆【】以“翻滚的波涛”为建筑形象，弯曲的大屋顶（108m╳52m）由两跨张弦梁结构组成，覆盖了一大一小两个竞赛场；上弦构件采用空腹桁架。张弦梁结构大多以平行布置的平面张弦梁结构为主，但也有空间布索的张弦梁结构形式。1994年建成的南斯拉夫贝尔格莱德体育馆【】采用的是双向张弦梁结构，体育馆的纵向和横向分别布置3榀和4榀平面张弦梁，上弦梁采用钢筋混凝土，下弦为8束预应力筋，在纵横向张弦梁的交叉点处设置倒四角锥。日本的前桥绿色穹顶【】，平面为122m╳167m的椭圆，采用的是辐射状布置的张弦梁结构，其上弦梁采用H型钢桁架，下弦为钢缆。

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