勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法與試驗(yàn)研究

薛素鐸，高占遠(yuǎn)， 2，張超，王瓊

（1.北京工業(yè)大學(xué) 工程抗震與結(jié)構(gòu)診治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100124；2.清華大學(xué) 土木工程系，北京，100084；3. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理工學(xué)院，河北 保定，071071）

勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法與試驗(yàn)研究

薛素鐸1，高占遠(yuǎn)1， 2，張超1，王瓊3

（1.北京工業(yè)大學(xué) 工程抗震與結(jié)構(gòu)診治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100124；2.清華大學(xué) 土木工程系，北京，100084；3. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理工學(xué)院，河北 保定，071071）

基于勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)具有桿件定位容易、自身質(zhì)量小及結(jié)構(gòu)效率高等特點(diǎn)，提出中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法和地面拼裝高空提升1次張拉成形的施工方法。將這2種施工方法對(duì)比分析，確定采用中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法，采用FEDR算法進(jìn)行施工成形分析。設(shè)計(jì)1個(gè)直徑為6 m的勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)模型，采用中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行施工，將試驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。分析試驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題并給出解決方案。研究研究表明：設(shè)計(jì)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪强尚械?；采用中心?chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法施工時(shí)，各步的內(nèi)力和位移試驗(yàn)值與理論值基本吻合。

勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)；中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升施工方法；模型試驗(yàn)；FEDR算法

勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)［1］是一種新型的預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)，上層是索網(wǎng)體系，下層為剛性桿支撐，是由索穹頂結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)。高強(qiáng)鋼拉桿的引入使其與索穹頂結(jié)構(gòu)有很大不同，索穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法不再適用，但可作為勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的重要參考。尋找適合勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法十分必要。新的建筑結(jié)構(gòu)形式、施工工藝及理論方法的研究都離不開(kāi)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，在建筑科學(xué)研究和技術(shù)革新中起重要作用［2］。勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)是一種新型的預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)，研究其施工方法等離不開(kāi)模型試驗(yàn)，索穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法可作為重要參考。鄭君華等［3］基于機(jī)構(gòu)分析原理，以 1個(gè)葵花型索穹頂結(jié)構(gòu)模型為研究對(duì)象，考慮了張拉最外圈斜索、張拉最外圈脊索及張拉最外圈環(huán)索等成形法。張建華［4］提出了分層頂升豎桿法，在施工過(guò)程中附加環(huán)索。張成等［5］提出了1種只張拉端部斜索的肋環(huán)型索穹頂結(jié)構(gòu)施工成形方法。錢(qián)英欣等［6］針對(duì)大陸地區(qū)首個(gè)大型索穹頂結(jié)構(gòu)工程，提出了地面整體拼裝、整體提升外脊索和外斜索的安裝方法。郭正興等［7］結(jié)合無(wú)錫新區(qū)科技交流中心首個(gè)剛性屋面索穹頂工程，提出了無(wú)支架提升索桿累積安裝技術(shù)。此外，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究［8-15］。本文作者提出中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升和地面拼裝高空提升1次張拉成形的施工方法，將2種施工方法進(jìn)行對(duì)比，設(shè)計(jì)1個(gè)直徑為6 m的勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)。采用中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行施工，將試驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，分析試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差及原因，并給出解決方案。

1　施工方法的確定

1.1索穹頂結(jié)構(gòu)施工方法的不足

索穹頂結(jié)構(gòu)雖已有許多實(shí)際工程，但其施工方法仍是難題，且已有的施工方法存在以下不足［16］：1） 工作人員需高空作業(yè)來(lái)完成結(jié)構(gòu)的安裝和張拉；2） 張拉過(guò)程中采用逐層張拉法，施工難度增加，且不容易滿足建筑設(shè)計(jì)外形要求，同時(shí)給施工模擬分析和過(guò)程控制帶來(lái)很大的困難；3） 對(duì)張拉的對(duì)稱性要求高。有的施工方法需反復(fù)張拉放松脊索，給施工模擬分析和施工過(guò)程控制帶來(lái)困難。勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)下部為剛性桿，具有初始剛度，使得節(jié)點(diǎn)定位容易。環(huán)桿是不連續(xù)的，避免了索穹頂結(jié)構(gòu)的下部環(huán)索與撐桿節(jié)點(diǎn)之間可能產(chǎn)生的摩擦和滑移問(wèn)題。上部柔性索便于與覆蓋膜材連接。該結(jié)構(gòu)充分利用了材料的特性，且自重隨著跨度的增大而不明顯增加［2］。

基于索穹頂結(jié)構(gòu)現(xiàn)有施工方法存在的不足和勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)的分析，提出2種施工方法：中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法和地面拼裝、高空提升1次張拉成形的施工方法。以圖1所示的設(shè)有2道環(huán)桿的肋環(huán)形勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)為例，對(duì)這2種施工方法進(jìn)行分析。

圖1　勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)Fig. 1　Structure of rigid bracing dome

1.2中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法

該施工方法以節(jié)點(diǎn)由內(nèi)向外、先上后下的順序逐節(jié)點(diǎn)拼裝整體張拉提升為原則。具體步驟如下。

1） 搭設(shè)中心場(chǎng)地及看臺(tái)上的操作平臺(tái)，見(jiàn)圖2（a）。

2） 安裝中心內(nèi)拉環(huán)，內(nèi)脊索的上端與中心內(nèi)拉環(huán)的上耳板連接。內(nèi)脊索另一端與中脊索連接，中脊索另一端通過(guò)工裝索與操作平臺(tái)的臨時(shí)裝置連接，見(jiàn)圖2（b）。

3） 安裝內(nèi)環(huán)桿，對(duì)稱安裝內(nèi)斜桿上端，將內(nèi)斜桿的下端與中心內(nèi)拉環(huán)的下耳板連接，見(jiàn)圖2（c）。

4） 對(duì)稱安裝中撐桿上端，中撐桿下端與內(nèi)環(huán)桿上節(jié)點(diǎn)連接。整體張拉提升中脊索工裝索，將中脊索與操作平臺(tái)上節(jié)點(diǎn)連接，見(jiàn)圖2（d）。

5） 在操作平臺(tái)上張拉中斜桿工裝索，將中斜桿與操作平臺(tái)上的節(jié)點(diǎn)連接，見(jiàn)圖2（e）。

6） 外脊索的一端與操作平臺(tái)上的節(jié)點(diǎn)連接，外脊索的另一端通過(guò)工裝索與環(huán)梁連接。張拉外脊索的工裝索使其內(nèi)力達(dá)到預(yù)定值，放松節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)固定裝置，見(jiàn)圖 2（f）。按照節(jié)點(diǎn)先內(nèi)后外、先上后下的順序?qū)ΨQ安裝中斜桿上端、外撐桿，并將外斜桿的下端與外環(huán)桿上的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)連接。

7） 整體張拉提升外脊索，將外脊索與環(huán)梁上的節(jié)點(diǎn)連接，見(jiàn)圖2（g）。

圖2　中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升施工方法（方法Ⅰ）施工過(guò)程示意圖Fig. 2　Schematic diagrams of construction processes of method Ⅰ

8） 整體張拉外斜桿的工裝索，將外斜桿的上端與環(huán)梁上的節(jié)點(diǎn)連接，見(jiàn)圖2（h）。

9） 張拉調(diào)節(jié)外脊索，使結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)外形。10） 鋪設(shè)膜材，完成施工。

若實(shí)際工程沒(méi)有看臺(tái)，即不需要設(shè)置臨時(shí)支撐，則在地面拼裝、逐步張拉提升即可。

1.3地面拼裝高空提升1次張拉成形的施工方法

1） 安裝內(nèi)拉環(huán)，地面搭設(shè)拼裝平臺(tái)，見(jiàn)圖3（a）。在場(chǎng)地中心位置進(jìn)行拼裝連接。在拼裝時(shí)，準(zhǔn)確放置內(nèi)拉環(huán)的位置，使內(nèi)拉環(huán)上的耳板和外環(huán)梁上的耳板相對(duì)應(yīng)。

2） 安裝脊索體系。地面拼裝脊索體系，通過(guò)脊索工裝索將脊索和外環(huán)梁相連，保證脊索工裝索具有足夠的長(zhǎng)度，見(jiàn)圖3（b）。

3） 拼裝內(nèi)斜桿。內(nèi)斜桿拼裝在脊索體系拼裝完成后進(jìn)行，安裝內(nèi)斜桿，將內(nèi)斜桿一端和脊索端頭相連，將中撐桿一端也與脊索端頭相連。然后，將內(nèi)斜桿另一端與內(nèi)拉環(huán)下端節(jié)點(diǎn)相連，見(jiàn)圖3（c）。

4） 安裝中環(huán)桿。在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先確定的地面位置安裝中環(huán)桿。

5） 安裝中撐桿。將內(nèi)拉環(huán)吊裝索和中環(huán)桿吊裝索安放在起重機(jī)吊鉤上，起吊內(nèi)拉環(huán)，當(dāng)起吊到一定高度后，將中撐桿下節(jié)點(diǎn)與環(huán)桿相連，見(jiàn)圖3（d）。

6） 安裝中斜桿。中斜桿一端與中環(huán)桿上的節(jié)點(diǎn)相連，另一端用工裝索牽拉到中間操作平臺(tái)。提升起重機(jī)到一定高度，分別對(duì)稱牽引中斜桿工裝索，將中斜桿與脊索索夾相連。將外撐桿一端與脊索索夾相連，見(jiàn)圖3（e）。

7） 安裝外環(huán)桿。在操作平臺(tái)上安裝外環(huán)桿，見(jiàn)圖3（f）。

8） 安裝外撐桿。繼續(xù)提升起重機(jī)，將外撐桿下端與外環(huán)桿下節(jié)點(diǎn)相連，見(jiàn)圖3（g）。

傳統(tǒng)養(yǎng)魚(yú)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，魚(yú)、鱉不能共生存，鱉是魚(yú)池中的敵害生物。但實(shí)踐表明，魚(yú)鱉不但可以共生存，而且能相互促進(jìn)相互利用，提高水體利用率，挖掘生產(chǎn)潛力。

9） 安裝外斜桿。外斜桿只需要一端和外環(huán)桿節(jié)點(diǎn)相連，另一端通過(guò)外斜桿工裝索和外環(huán)梁相連即可完成外斜桿的安裝，見(jiàn)圖3（f）。

10） 安裝外脊索和斜桿銷軸。提升起重機(jī)到指定高度，然后對(duì)稱提升脊索工裝索，并安裝脊索銷軸。安裝同一位置的斜桿銷軸。安裝按相同方向進(jìn)行，直到安裝完成。

圖3　地面拼裝高空提升1次張拉成形施工方法（方法Ⅱ）施工過(guò)程示意圖Fig. 3　Schematic diagrams of construction processes of method Ⅱ

1.4施工方法對(duì)比分析

中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升施工方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了高空作業(yè)、脊索不用反復(fù)張拉、張拉過(guò)程簡(jiǎn)單且下部鋼拉桿施工過(guò)程中始終處于受拉狀態(tài)。地面拼裝高空提升1次張拉提升施工方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了高空作業(yè)、脊索不用反復(fù)張拉，操作過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是不能保證下部的鋼拉桿始終處于受拉狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)比這2種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的方法施工步驟更加明確，操作過(guò)程更加簡(jiǎn)單，且能夠保證下部的剛拉桿始終處于受拉狀態(tài)，該施工方法更適合勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)。

目前，索穹頂?shù)膶?shí)際工程有幾十座，取漢城奧運(yùn)會(huì)體操館［17］、喬治亞索穹頂［18］、伊金霍洛旗索穹頂［19］這3個(gè)有代表性的實(shí)際工程的施工張拉過(guò)程與提出的施工方法進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。

從表1可知：與現(xiàn)有的索穹頂結(jié)構(gòu)的施工方法相比，中心場(chǎng)地拼裝逐步安裝張拉提升的施工方法充分發(fā)揮了勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有地面（或操作平臺(tái)）拼裝避免了高空作業(yè)、張拉過(guò)程簡(jiǎn)單、只需對(duì)稱提升張拉等優(yōu)點(diǎn)。

表1　施工方法對(duì)比Table 1 Comparison of construction methods

2　試驗(yàn)研究

2.1模型設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)1個(gè)直徑為6 m的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，主要包括周邊支撐體系、臨時(shí)支撐體系、脊索、斜桿、環(huán)桿、撐桿及節(jié)點(diǎn)等部件，結(jié)構(gòu)模型剖面如圖4所示。

圖4　試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig. 4　Profile of test model

周邊支撐體系包括環(huán)梁、立柱和斜向支撐等，如圖 4（a）所示。環(huán)梁設(shè)計(jì)為圓弧形，分成 8段，采用H150×150×10×10的型鋼。立柱是自平衡結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件，高為1.5 m，柱身采用直徑為89 mm、壁厚為5 mm的鋼管。斜向支撐是為了保證周邊支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用邊長(zhǎng)為65 mm、厚為3 mm的等邊角鋼。

模擬實(shí)際工程中有體育場(chǎng)看臺(tái)的情況，搭設(shè)臨時(shí)支撐體系。臨時(shí)支撐體系包括柱子和環(huán)梁，見(jiàn)圖4（a）。臨時(shí)支撐的環(huán)梁采用直梁，分成8段，截面尺寸與周邊支撐體系環(huán)梁的相同，柱高為0.75 m，柱截面與周邊支撐體系立柱的相同。

根據(jù)模型受力分析及實(shí)際情況，鋼拉桿直徑為8 mm。鋼索直徑為 6 mm，索的調(diào)節(jié)長(zhǎng)度范圍為±20 mm。撐桿均選用直徑為20 mm、壁厚為3 mm的鋼管。

2.2測(cè)點(diǎn)布置

考慮勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及施工方法，選擇模型上的②-⑥軸、③-⑦軸上的所有桿件及②軸和③軸、③軸和④軸、⑥軸和⑦軸、⑦軸和⑧軸之間的環(huán)桿作為內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖 5（a）所示。?、?⑧軸和③-⑦軸上的所有撐桿上節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖5（b）所示。

2.3施工成形試驗(yàn)

施工安裝張拉步驟如下。

1） 柱子定位，場(chǎng)地找平。

2） 安裝周邊柱子及環(huán)梁，安裝臨時(shí)支撐。

圖5　測(cè)點(diǎn)布置Fig. 5　Layouts of measuring points

3） 中心場(chǎng)地內(nèi)的桿件拼裝連接。

4） 按節(jié)點(diǎn)先上后下的順序安裝中心場(chǎng)地內(nèi)的桿件，將中脊索安裝到臨時(shí)支撐上。記錄靜力應(yīng)變測(cè)試儀上的初始讀數(shù)，用全站儀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

5） 安裝中斜桿。將中斜桿的上端與臨時(shí)支撐連接，然后用導(dǎo)鏈進(jìn)行張拉，張拉到位后將中脊索下端與節(jié)點(diǎn)連接。記錄靜力應(yīng)變測(cè)試儀上的讀數(shù)，用全站儀測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

6） 安裝外脊索。將外脊索的一端與周邊環(huán)梁連接。用鋼絲繩連接撐桿上節(jié)點(diǎn)的耳板，鋼絲繩的另一端與導(dǎo)鏈連接。去掉臨時(shí)裝置的螺栓，8面同時(shí)分級(jí)張拉，以張拉1 cm為一級(jí)。張拉到位后，將外脊索的另一端與撐桿上節(jié)點(diǎn)連接。記錄靜力應(yīng)變測(cè)試儀上的讀數(shù)，用全站儀測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

7） 安裝外斜桿。將外斜桿的一端與周邊環(huán)梁連接，用導(dǎo)鏈連接撐桿下節(jié)點(diǎn)，在8個(gè)方向同時(shí)分級(jí)對(duì)稱張拉，張拉到位后將外斜桿另一端與撐桿下節(jié)點(diǎn)連接。記錄靜力應(yīng)變測(cè)試儀上的讀數(shù)，用全站儀測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

8） 結(jié)構(gòu)成形。撤出導(dǎo)鏈，結(jié)構(gòu)張拉成形。

2.4試驗(yàn)結(jié)果分析

FEDR法［20］是一種新型的施工成形分析方法，具有動(dòng)力松弛法、有限單元法的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)，采用FORTRAN語(yǔ)言和ANSYS的APDL語(yǔ)言編制的FEDR算法程序，對(duì)勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行施工成形分析。

取中心撐桿軸②上對(duì)應(yīng)的外脊索、中脊索、內(nèi)脊索、外斜桿、中斜桿、內(nèi)斜桿、②軸和③軸之間的環(huán)向桿件等桿件的內(nèi)力，以及軸②上的撐桿上節(jié)點(diǎn)B，C 和D的豎向坐標(biāo)，其理論值與試驗(yàn)值見(jiàn)表2～5。

表2　安裝中脊索和中斜桿節(jié)點(diǎn)豎向坐標(biāo)Table 2 Vertical coordinates of nodes when intermediate cables and rods are installed

表3　安裝中脊索和中斜桿桿件內(nèi)力Table 3 Member forces when intermediate cables and rods are installed

表4　安裝外脊索和外斜桿節(jié)點(diǎn)豎向坐標(biāo)Table 4 Vertical coordinates of nodes when outer cables and rods are installed

表5　安裝外脊索和外斜桿桿件內(nèi)力Table 5 Member forces when outer cables and rods are installed

由表2和表4可知：節(jié)點(diǎn)豎向坐標(biāo)的理論值與試驗(yàn)值較吻合，相對(duì)誤差均小于 6.62%。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的理論值與實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差由外到內(nèi)逐漸增大，表明節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)是施工控制的重要指標(biāo)之一。

由表3和表5可知：構(gòu)件內(nèi)力理論值與試驗(yàn)值基本吻合；張拉中斜桿時(shí)，桿件內(nèi)力的誤差比較大，甚至達(dá)到16.71%。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，臨時(shí)支撐上臨時(shí)連接件距中心點(diǎn)的距離比設(shè)計(jì)值近1.5 cm左右，是造成較大偏差的原因之一，儀器的飄移也是造成誤差的重要原因之一，特別是對(duì)內(nèi)力較小的桿件影響比較大。其他桿件內(nèi)力的理論值和試驗(yàn)值均吻合較好，相對(duì)誤差均在10.00%以內(nèi)。

通過(guò)試驗(yàn)分析可知：桿件內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)位移均基本吻合，說(shuō)明提出的中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉成形的施工方法是可行的，且簡(jiǎn)單高效，可應(yīng)用于勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)實(shí)際工程。提出的FEDR施工成形分析方法和編制的程序是可行的、正確的，可用于勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)實(shí)際工程的施工成形分析。

3　遇到的問(wèn)題及解決策略

3.1索力不均勻現(xiàn)象

安裝中脊索到臨時(shí)支撐環(huán)梁時(shí)，各中脊索出現(xiàn)內(nèi)力不均勻現(xiàn)象。通過(guò)文獻(xiàn)［21］的敏感性分析可知：造成索內(nèi)力不均勻的原因包括支座定位偏差和構(gòu)件長(zhǎng)度偏差，且影響均高度顯著。經(jīng)分析，造成此現(xiàn)象的原因有2個(gè)：1） 臨時(shí)支撐的連接件距離中心點(diǎn)的距離不一致；2） 相同位置的索長(zhǎng)度不一致。解決策略為：校核臨時(shí)連接件到中心點(diǎn)的距離，根據(jù)實(shí)際情況將臨時(shí)連接件到中心點(diǎn)的距離定為198.5 cm，通過(guò)全站儀由周邊柱子上的中心點(diǎn)反測(cè)到臨時(shí)支撐體系的柱面上，由2個(gè)方向的點(diǎn)確定臨時(shí)連接件的位置，以保證臨時(shí)連接件到中心點(diǎn)的距離及各臨時(shí)連接件的環(huán)向距離相等。采取張拉前和張拉后2次校核的方式對(duì)各脊索構(gòu)件長(zhǎng)度進(jìn)行量測(cè)校核。

3.2結(jié)構(gòu)未起拱

在試張拉過(guò)程中，將外斜桿安裝完成后，結(jié)構(gòu)并未起拱，甚至出現(xiàn)索松弛現(xiàn)象。通過(guò)文獻(xiàn)［21］的敏感性分析可知：影響索內(nèi)力偏差的顯著因素是構(gòu)件長(zhǎng)度偏差和支座定位偏差。支座定位偏差經(jīng)過(guò)校核很小，可忽略。經(jīng)分析，造成結(jié)構(gòu)未起拱的原因有2個(gè)：1） 相同位置的構(gòu)件長(zhǎng)度存在差異；2） 張拉位置存在問(wèn)題，導(dǎo)鏈放置位置過(guò)低。

經(jīng)測(cè)量相同位置的構(gòu)件長(zhǎng)度最大相差近1 cm。在試張拉過(guò)程中導(dǎo)鏈放在環(huán)梁的下側(cè)，位置偏低。解決策略為：將每個(gè)構(gòu)件長(zhǎng)度均采取安裝前和安裝后2次校核，保證相同位置的構(gòu)件長(zhǎng)度一致。模型跨度較小，很小的構(gòu)件長(zhǎng)度偏差就會(huì)引起整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)誤差。索頭較容易轉(zhuǎn)動(dòng)，不經(jīng)意的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)引起很大的構(gòu)件長(zhǎng)度偏差，因此，為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)，量測(cè)好之后用膠布將索頭臨時(shí)固定。導(dǎo)鏈放在周邊支撐體系的柱頂上，以保證張拉高度。

4　結(jié)論

1） 提出了中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升和地面拼裝整體提升1次張拉成形的施工方法，中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法更適合勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)。

2） 施工成形試驗(yàn)結(jié)果與理論值之間吻合較好，表明基于FEDR算法的施工成形分析方法、采用ANSYS 的APDL語(yǔ)言和FORTRAN語(yǔ)言編制的施工成形程序是準(zhǔn)確、可靠的，可用于實(shí)際工程施工成形分析。

3） 提出的中心場(chǎng)地拼裝逐步張拉提升的施工方法簡(jiǎn)單、高效，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，桿件的位移容易控制，施工難度低，速度快，充分考慮了勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。該施工方法可供勁性支撐穹頂結(jié)構(gòu)實(shí)際工程使用。

4） 支座位置偏差和相同位置桿長(zhǎng)偏差是造成結(jié)構(gòu)偏差的重要原因，在工程實(shí)踐中應(yīng)予以重視。

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（編輯 陳燦華）

Research on construction method and model test of rigid bracing dome

XUE Suduo1， GAO Zhanyuan1， 2， ZHANG Chao1， WANG Qiong3

（1. Beijing Key Laboratory of Earthquake Engineering and Structural Retrofit，Beijing University of Technology， Beijing 100124， China；2. Department of Civil Engineering， Tsinghua University， Beijing 100084， China；3. College of Technology， Agricultural University of Hebei， Baoding 071071， China）

According to the structure characteristics of rigid bracing dome， the node-by-node assembling and integral tension method， ground assembly and overhead tensile construction method were given， the two kinds of construction method were analyzed， and the construction method was determined. The construction forming of structure was analyzed by FEDR algorithm. Experimental model of rigid bracing dome was designed with a diameter of 6 m.Test model was constructed by the first construction method. The experimental results and theoretical analysis results were analyzed. The key problemes were analyzed during the test and the solutions were given. The results show that when the center site assembling gradually stretching lifting construction method is used in test， the experimental results and theoretical analysis results are basically accordant.

rigid bracing dome； the node-by-node assembling and integral tension method； model experiment； FEDR algorithm

TU394

A

1672-7207（2016）04-1219-08

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.019

2015-04-10；

2015-06-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助（51378031）；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助（8132022）；城市與工程安全減災(zāi)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&工程抗震與結(jié)構(gòu)診治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)項(xiàng)目（USDE201401）；教育部長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（IRT13044）（Project （51378031） supported by the National Natural Science Foundation of China； Project （8132022） supported by the Natural Science Foundation of Beijing； Project （USDE201401） supported by the Key Project of Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education and Beijing Key Lab of Earthquake Engineering and Structural Retrofit； Project （IRT13044） supported by Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University）

高占遠(yuǎn)，博士（后），講師，從事大跨空間結(jié)構(gòu)研究；E-mail：haifenglingyong@sina.com