大跨及高层建筑张力结构施工技术.pptx

1、 张力结构张力结构是由以承受拉力的结构部件组成的一种空间结构.悬索结构悬挂结构张拉索结构分类帐篷结构张拉膜结构充气结构1 悬索结构(Suspended Cable structure)(Suspended Cable structure)悬索 space suspended cable space suspended cable 由柔性拉索与边缘构件组成的大跨空间构件。悬索屋盖结构一般由悬索系统、屋面系统和支承系统 三部分构成.一、悬索结构的形式和分类(一)单层悬索体系1.1.单层单向悬索结构2.单层辐射状悬索结构(二)双层悬索体系1.1.双层单向悬索结构2.2.双层辐射状悬索结构3.3.双层

2、双向悬索结构(三)索网结构二、悬索结构的材料悬索结构的材料，大致可分为钢缆绳、钢绞线和平行 钢丝束。（一）钢缆绳钢缆绳是指用数 1010 根直径 1 1 毫米至数毫米的高强度碳 素钢丝股捻合的索缆。（二）钢绞线（三）平行钢丝束平行钢丝束是由多根钢丝平行集束或外包防腐护套 制成的钢索。（四）索的锚具 1.夹片式锚具2.2.支承式锚具有镦头锚具和螺母锚具等形式。3.3.握裹式锚具主要有挤压锚具和压花锚具等形式。三、悬索结构的节点构造:(一)索与索的连接(二)索的端头处理(三)索与屋面板的连接(四)索的锚固四、悬索结构的施工施工工艺：边缘支撑构件施工 索的制作与安装 预应力施加及钢索张拉下料：钢索的

3、下料长度 L：L=l1+2(b1+b2+b3)式中：l1 索在两端锚具之间的净距；b1 锚具长度；b2 垫板厚度；b3 索外露长度。稳定索承重索双层悬索体系轮辐索桁结构内环外环连系索索夹构造及组装图稳定索连系索承重索(一)淄博体育馆该工程为单向单层悬索屋盖结构,平面尺寸 39m*60m.39m*60m.沿长跨方向布置有 3535 根承重索(54(54 s5s5 的钢丝),),沿短跨方向布置 有 3434 根稳定索(1818 的钢筋).).为了增加屋盖的刚度,以抵抗风吸力,施工时需要对屋盖 钢索施加预应力.(二)吉林滑冰馆该工程为单向双层悬索屋盖结构,承重索柱顶跨度为59m,59m,沿屋盖纵向由

4、 1010 根承重索(18(18 股 7 7 s5s5 钢绞线),20),20 根稳定索(5(5 股 7 7 s5s5 钢绞线)固定于框架柱顶部。由于承重索较长,施工时用桁架式铁扁担由起重机吊装 就位后穿入柱顶孔内.根据设计要求,承重索最后应建立的预应 力值为 706kN,706kN,稳定索为 270kN270kN。吉林滑冰馆Jilin Ice-Skating Rink，China吉林滑冰馆预应力空间双层索系 Spatial Double-layer Cable System for Jilin Ice-Skating Rink(三)成都成北体育馆该工程为双层辐射式悬索屋盖结构,它由外环、内环

5、、辐射形承重索及稳定索构成.外环直径 61m,61m,内环直径为 8m.8m.该结构先将外环施工完毕,内环用八个木墩支于支架上,然后进行穿索、张拉和锚固.(四)雷里竞技馆美国雷里竟技馆,建于 1953 年,该馆屋盖为双曲抛物面,采用 交叉索网结构体系.承重索和稳定索均锚固在两个交叉的钢筋混 凝土拱上,形成马鞍形双曲抛物面,索网上铺设波形钢板屋面.(五)珠海市保税区东大门该结构平面尺寸为 56m*12m,56m*12m,由两跨 21.5m21.5m 波浪式钢筋混 凝土井式梁板组成,两端成悬臂状态.中间设一根钢筋混凝土 柱,用 2020 根斜拉索拉住屋面梁板.拉索选用 4 4 根 18601860

6、 级的 s15.24s15.24 低松弛钢绞线.防腐处理:涂防腐油脂外包 PEPE 管;PVC;PVC 硬塑料管;采用水泥浆将 管道内的空隙灌满.加拿大卡尔加里滑冰馆的鞍形索网结构The Ice-Skating Rink of Calgary,Canada加拿大卡尔加里滑冰馆的几何形体The Configuration of the Ice-Skating Rink of Calgary柱的安装Erection of Columns环梁安装完毕 Ring beam has been erected索网安装完毕 The Cable Net Has been Erected索网网格平面图 The

7、Plan of Cable Net屋面板安装 The Erection of Slabs华盛顿杜勒斯机场候机厅Dulles International Airport Terminal，1957矩形平面 195.251.5m屋面采用预制轻质混凝土板预应力索 25 圆钢,间距 3m，锚固于 15m 高的斜柱上Dulles International Airport Terminal-Details索与屋面的连接索与梁的连接Dulles International Airport Terminal-Under Construction屋面混凝土灌缝混凝土柱浇注美国奥克兰市比赛馆Oakland Co

8、liseum Arena，California，1966Oakland Coliseum Arena，California，1966-Inner View索与外环梁的连接索与内环梁的连接Oakland Coliseum Arena-DetailsOakland Coliseum Arena Under Construction1）索安装就位2）肋板吊装Oakland Coliseum Arena Under Construction3）肋板落位4）对称安装5）成对就位6）安装就位美国雷里体育馆The Raleigh Arena,USA,1953第一个具有现代意义的大跨度索网屋盖结构近圆形平面

9、9297 m，索网格 1.831.83m稳定索 1219，拱跨比 1/10；承重索 1922,垂跨比1/9钢筋混凝土拱截面 4.270.76m，与地面呈 21.8 角。看台施工钢柱施工钢索锚固挂索德国慕尼黑奥林匹克体育场TheMunich Olympic Stadium内边索1972 年第 20 届奥运会主赛场，Frei Otto 的代表作之一。由 9 片鞍形索网，8 根平均高度 70m 的桅杆，长达 455m 的内边索 及从桅杆顶端垂下用来吊挂各片索网的吊索组成。首次采用铸钢节点，计算机非线性分析。体育场内景Interior View屋面采用 4mm 厚的丙烯酸有机玻 璃，每块尺寸 2.9m

10、2.9m，安装 在索网上并与索网节点相连接。铸钢节点制作木模浇铸打磨德国慕尼黑溜冰馆Ice Rink of Munich Olympia Park,1982椭圆形平面，104m67m中央落地平面钢拱+两片预应 力鞍形索网索网边索固定在由立柱和锚杆 组成的锚架上索网上面覆以木网格及白色透明的聚氯乙烯聚酯薄膜索网网格 0.75m0.75m，两个方向的悬索均采用两根 5mm 的镀锌钢绞线组 成，用铝合金夹具固定五、点支玻璃幕墙:广州机场航站楼Guangzhou Airport Hall（一）点支玻璃幕墙的结构体系:刚性支承体系：刚架、桁架、网架、网壳等分类柔性支承体系：张拉索桁架、张拉索网、张拉整体

11、结构（二）点支玻璃幕墙的连接方式:1.1.夹板连接2.螺栓连接3.球铰连接4.钢爪连接5.工程应用2 膜结构(Membrane Structure)膜结构也称为织物结构,按结构受力特性可分为三类.充气式膜结构张拉式膜结构 骨架式膜结构一、膜结构的特点:1.1.自重轻3.3.减少能源消耗5.5.经济效益明显2.2.造型优美、富有时代气息4.4.施工速度快6.6.使用安全可靠7.7.易做成可拆卸结构,易于运输,可用作巡回演出、展览等.8.8.使用范围广泛二、膜结构形式（一）张拉膜结构（二）骨架膜结构三亚美丽之冠文化会展中心(膜结构)（三）充气膜结构三、膜材料：用作膜材料的建筑织物是一种以织物基材和

12、外敷涂层组 成的复合材料.基材聚酯、玻璃纤维组成涂层材料 PVCPVC、PTFEPTFE材料特性PTFE 膜材料PVC 膜材料基材玻璃纤维聚酯纤维耐久性20 年以上,目前实际使用年限为 29 年一般为 5 15 年,根据膜材料厚度和使用 的塑性剂不同透光性13%以上,白天不需要照明,节能根据膜材料厚度、颜色而不同,一般为3%10%抗拉强度一般在 300 500kg/3m一般在 100 300 kg/3m防火性不燃燃烧但不蔓延自洁性由于 PTFE 树脂的摩擦系数非常小,天然雨水可以起 到自洁作用,几乎不需要进行清扫无处理PVDF 涂层TiO2涂层自洁性差自洁性较好超自洁性光的特性透过膜材的光是柔

13、和的自然漫射光,整个空间内无 阴影,也不会产生眩光.内部呈自然状态使作彩色膜材料时,会透入带有颜色的 光,所以在使用时要考虑颜色夜间发光性建筑内部的照明透过膜面散发出美丽的光线,给夜空 增添了梦幻般的夜景.可以用于标志性、纪念性建筑除了透光率高的白色膜材料以外,无法 期待有像 PTFE 膜材料那样的夜间发光性热的特性对太阳能的反射率为 73%,和玻璃等透光材料相比,透过的热量很少,即使在炎热的夏季日光的照射下室内 不会受太大影响没有 PTFE 膜材料那样的反射特性,特 别是彩色膜材的热吸收率较大,在夏季内 部温度会升高使用用途用于各种永久性建筑用于临时性建筑,或中短期需要更换膜 面的建筑膜 材

14、 料 性 能 对 比对膜材料的要求：1.1.高强度2.2.防火性3.3.耐久性4.4.自洁性5.5.隔声性6.6.保温隔热7.7.可加工性8.8.抗弯折性四、膜的制作（一）一般要求（二）膜的裁剪（三）膜的连接1.1.膜膜连接2.2.膜索柔性连接3.3.膜刚性构件连接五、膜的安装与验收（一）安装准备工作（二）膜的安装1.1.膜体展开2.2.连接固定3.3.张拉成形主控项目制作分项工程一般项目（三）验收主控项目安装分项工程一般项目我 国 近 年 来 建 造 大 型 膜 结 构 工 程工程名称长轴短轴（m m）覆盖面 积（m）悬挑跨度（m）最大/最小结构类型所用 膜材建成 时间上海八万人 体育场28

15、8 2743700073.5/22.9空间管桁架+伞形膜 单元PTFE1997青岛颐中 体育场266 1803000038钢桁架环梁+伞形膜 单元PVC2000威海体育场239 2092500030/17桅杆+劲性钢内环+伞形膜单元PVC2001烟台体育场263 2311590044.9/30.4钢桁架+膜结构PVC2001浙江义乌 体育场241 1991650050/29桅杆+斜拉索+钢桁 架+脊谷式膜结构PVC2001武汉体育场277 2483000038钢桁架环梁+膜结构PVC2001芜湖体育场254 22520700钢桁架拱+内环索+伞形膜单元PVC2002六、工程实例:(一)上海八万

16、人体育场上海：八万人体育场（张拉膜结构雨篷）上海：八万人体育场（张拉膜结构雨篷）300 m 直径，70 m 高，悬挑 70 m，柱顶断面 2 m10 m(二)加拿大温哥华室内体育场平面为 232m*190m232m*190m 椭圆形,高 60m.60m.加拿大温哥华室内体育场薄膜结构（外景）加拿大温哥华室内体育场薄膜结构（内景）(三)日本大阪世界博览会富士馆其平面是直径 50m 的圆形,由 16 根 4m 直径 72m 长的充气管 拱固定在圆形的钢筋混凝土环梁上,各管拱间由 0.5m 宽的环 行水平带把它们箍在一起.(四)英国“千年穹顶”该穹顶直径 320m,建筑面积 8 万平方米(相当于 20 块足球 场地的大小).它是由 12 根 100m 高的钢构式桅杆支撑72 块 PTFE 膜材料构成.千 年 穹 顶Millennium Dome结构示意图Structural Sketch of theDome千年穹顶(在安装中)Millennium Dome(Under Construction)(五)浙江省义乌市会展体育中心体育场罩篷整个体系是由悬挑钢桁架、钢桅杆、主拉杆和谷索、边 索、吊索和拉索组成.每片膜罩篷由 10 个波浪式膜单元和两 个三棱锥形模单元组成.总覆盖面积约 16000m