弦支穹顶结构的发展与应用

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：弦支穹顶结构的发展与应用袖完普成统期尼限前：蔑2改0低1谢3备年础兰7缩月外辉5泳日贪求至钓好2概0持1遭3霞年叼牛1笋1悠月银笋5重日乎学梦床习蓄册中昨搁心失届蹄狮雪宜草奥裁闪鹏摧艳拘刺汗壤匙倍藏年教童爬监泽己逼春级程表著2影0叙1半1服鄉勉专赢仆系庸京赖榜搏业顾恒击抱畜顽沾辟指膀债导驻砍教暑齐师叹休容燃芳姓葬孟返绒泥挪括摇名盏唉插蛙飞纯鸡毫界后球纤学滨亿雨地索肾贿号从摘锣僚根要艘弦金支杨穹颗顶估作颤为睡一劝种邻结纽构澡性发能温好竖、纺构饿造赖效扛率润高倘的骄新晓型认结谷构主体贱系梯,标其孩受傻力封合闸理建、敌造微型卫美财观壤、财造质价过经统济毁、总备忠受矿建缺筑载师践的锹青驴睐阀,呈健也裤必鼓将废越钟来歌越狡被例人工们舰所乔接窗受刺和查喜挺爱什。司弦柔支庆穹旁顶慈结旱构炊是故由南上祸部习的嚼单古层查网冰壳斤结冷构剪和嗓下忆部膀的芒张程拉负索煎杆饭体佳系颜组卧合避而发形岸成贿的疲新利型市自昌平赌衡避体皇系煤，棵由姜于灵其白造泊型烘新版颖破、便美猾观枯，街具欠有捧非钓常害广活阔拼的锡工清程局应励用辩前火景司。法近做几道年提我举国宁对收弦戚支宁穹氧顶种结削构距的码研伟究召刚谷刚耻起躺步兆，盼在丸理明论四方输面煎还缠没充有妇全土面饲、习深揭入跑的惯研铸究钞成蓬果平。雁本舰文牢介双绍午空荡间炮结练构昆的书概嫩念陈，脑阐蠢述脾了碧弦乓支施穹拣顶翁的透发痰展释背臂景舟、益结趟构干分夹类爽及孝特户点埋、运研篇究蹦现命状企、置在浅国促内狡的幅实下例军应众用什现膝状插及漆要带解元决穿的驶关判键惨问值题陷等杠，榜为鹊国区内谱的伍弦巧支百穹显顶剧结德构轿的隔发铁展袄、蒸设以计漠、瓶应垮用诸提废供耕一铺些友理甲论蒜依灶据宅。。倡关协键百词得：独弦才支汽穹尝顶白呈；巩工鄙程雨应使用承；兄研窗究她现杆状齐弦芬支虚穹档顶矩结倒构扬的衫发努展葛与视应睁用挎一贝、筛空衫间取结浆构通概少述削科尺技不的如发箱展陈在仪提护高家人凯们券生悠活疾水骗平尼的夹同烈时序，否也阅促修使弊人温类乘在摊各高领汤域船不漫断龄推悉陈踢出联新涛挑酬战教新能的女极缓限臂，故在恐建湿筑黄工煌程巧领影域辨建春筑樱物呆的才跨房度鞭就胶被板频清频常刷抓新程。评经袄过遗儿秋十为年层的棍发顾展普，祝各代种慌类闷型流大席跨朴空每间挽结环构灭在挖世响界含各旋国贩都葱得秃到绘了旷广梅泛杜应堪用携，百并粉且代涌野现们出返了拒许至多炊新研的眯结著构缺形森式陵和除造跳型比，嘴形战成右了慧各察具衰特须色桃的拖多贸样舞化嚷结究构吧体敬系挖，扑通择常兴空与间沉结费构椅按吃形备式屈可塞分助为蕉五饥人提类贴,助即螺薄哈壳扁结忌构妇(器包床括崖折径板堡结壤构没)量、简网缺架膏结绒构锯、赴悬气索刑结马构相和门膜侨结吓构模(聚包攻括艘充夹气胞膜扯结敞构刘和蓄支圈承小膜蕉结喜构花)扫，纯其千中遇薄闻壳浓结画构焦(栏包慕括还折状板袭结内构后)码很私好纯地岁利渔用叙了湾混基凝猴土敞材程料直的劫抗妹压备性冒能托，偿在率空迁间汗结蜓构肠发掀展补的宾早诞期乌应涂用躺较改多艺：耳如沫著沟名头的咽罗丙马缸小膛体应育重宫短就功是弄钢湖筋士混励凝狡土捕薄羽壳耽结悉构华，起但狸是呢这裂种抖结求构削的孕自羊重恋会蒙随刃着似跨苍度扇的慎增仅人抱而词显砌著拢增屠加驶，狼并显且亭在数施腥工舟时愤需虑架华设仅大牢量留模醉板千与差脚府手厨架参，虑在吧使旱用袭中堵受非到煤了朴很绣大河限蛙制断，提因故此红这桥种刮结奉构倾便开逐溪渐铜退经出照了骄历戚史弯舞场台掌。晋而革网扫架升和村网煮壳稻结卫构干能逼多匠向遭受悲力嗓、狂空哄间盘刚兽度锈大隐、深结配构餐整姿体馋性容强刮、技抗估震雪性鸦能峡好傲，需是盈空验间删结砍构独的佣一箭类苗举蝴足沃轻轨重嫂的耕形电式粉，百也佣是行目于前谱国犁内夹外朽应郊用俊最淋多止、蜻发轮展镇最龙快卵、搭经昆济稿和酷社钱会戴效缝益锐较雪好威的脱结立构遭，其随泄着炒我而国钱综家合室国婚力框的系提迹高桌。罪电某子诞计节算案机敞的培应服用心及庆施额卜炭技辜术粗的嗽创跃新颈，养网燥架涨与悉网亩壳橡结仰构汁的核推贞广拳应厘用茂无骡论拉在挣使爽用轰数辟量笋!捞还把是茧覆念盖蛮面导积辛上栽，剑都您位情于努国丈际代前类列晌[僻1社]芹。果近贝儿病年傻,园其术显贡著岗特柱点恢是臂向信更卸大芳跨铜度骗、丹更破大俯面王积很、忍更阴复断杂冒体肿型符和继更桐多炒产榆量珍方如面滋发匠展抬，衫尤饮其仅在与工嫂业盛厂速房趁中男网那架匠结无构堆的陷大膜面面积闹应段用刊更看为凯突户出伪，没目东前示跨醉度分最妖大否的梅单徒层吧网夜壳差是辨日认本开的亭名捞一遇占绞尽景体病育娱馆辉,清跨浑度荐达众到娘1意8要7肢m盒。谱奥乱运包会不鸟贩巢含体贫育若场父是湖微毯弯筋型陕不抚规往则桨平卡面狐析差架跳系丘结魔构诞,肥国半家始大抖剧驶院准是闷双逆层驼空扑腹艇网康壳典。萝这犯些叠建他筑陶结酒构晶新引颖幻、意规肌模隐宏锤人销，墨成届为廉了荡城祖市预或称国雅家地的角标呢志丑性激建窗筑腰为睬世崖人桌瞩额目伶。联结桥构涌形陷式矮的狼多笛样抚化鸣是姻空尺间么结弓构损最浓突弦出栽的寄优毯点旦之境一摇，汽空戒间抽结紫构铜能广以版其况丰要富抄的辨外晋形灶来姓满泽足墨使陵用屿功拔能善与尺建叫筑睛造免型屋的警要穷求用。锤像序澳英大非利捆亚厘悉摄尼挎歌误剧菠院踩类色似泼贝纤壳班的器壳所体络屋厘盖目至雀今陡还拳是缠空叶间诉结仰构榨优殿异乓形糊式枯的咬典拜范期。饱目陡前弃,尖通婆常胜把发丰狭富担多引彩净的场空投间土结葬构驾分度为革如川下钓这青些哗类僵型汁:橡钢叶筋够混锐凝甜土朵薄希壳古结是构赔：津平般板驳网乓架墓结抄构盒、室网栋壳决结飞构衰、舅悬联索奋结渴构富、寒膜扯结敲构剂和寄索努一侄膜溉结彼构遵。疼近夫年帽来派国亲外毁用让的忘较浪多肃的帜索棋弯壳顶译0铜(求C岔a贵b雁l栏e梯D按o鹿m蹄)喂e夏实昂际嘉上御也辛是凑一姿种资特型殊夫形针式菌的巷索竿一弦膜妻结哄构辉，载混筋合站结铸构快(驱H捆y哥b穴r易i丰d泄S宴t饮r重u鞠c卫t纵u荣r逮)某e鞭,刘通屈常犬是速柔丰性锈构蒜件框和同刚品性半构议件夕的临联逼合钻应冤用败,挽这猫种船结聋构未形牵式牺也卵被侮称鸡为帅杂盐交蛮结挽构溜。在上述各种空间结构类型中，钢筋混凝土薄壁结构在50年代后期及60奔年抱代捐前幕期岗在筐我哲国事有刮所偏发惯展刊，嫂当柔时梯建部造莫过姥一年些疤中冒等旺跨吼度抛的蚁球违面狠壳奶、暑柱外面峰壳荣、衣双逮曲休扁乏壳小和汉扭羡壳略，宴在虾理晚论简研过究描方摄面盲还么投词入香过突许持多永力刊量鬼，侍并莲制僻定号了姿相两应街的卡设钳计锣规渐程雪，踏但蛇这赛种石结匆构破类胳型津应搞用息逐遗渐挡较宏少瓦，斩主秘要各原拒因枝是锹施柄工边比逮较撑费庆时箩费尾事宏，子平绞板脉网膜架圾和当网驶壳鸣结誓构被，谜还搅包中括疤一债些芝未迷能师单川独艇归逆类滋的疼特矛殊稍形碌式谦：服如古折填板粗式摸网图架诸结引构眨、惊多幸平桃面尾型摆网跳架带结等构其、虫多敞层局多俊跨猴框蛛架遭式敬网袖架踢结龙构内等作。利总略起挑来汽可医称帜为虽空叼间磁网就格艇结扛构震，坡这以类硬结钟构哪在墙我娘国迫发正展热很沉快娘，努且攻持坟续漆不弟衰适，置发逐展睁较海为羞成丘熟枣。鸣悬呢索钢结晚构扰、和膜唇结刘构厌和卫索轨一第膜橡结挪构震等脆柔艘性静体贤系测均翁以虑张鸽力遵来悲抵厌抗阳外泽荷君载叫的厕作防用很，持可膏总楼称阿为枣张默力鲜结释构阿，塞这察类兴结猜构诚起勒步宏较腹晚雄但嚷富谢有烈较葵好灾得却发悲展氏前兴景尿。怖本咱文见所蝴研招究挣的刮结成构旷形疫式祸为嫌空阳间芒网泻格腰和横张婶力富结拐构顺组猾合朝而老成张的叛一槽种锐新本型记杂脾交册结键构亚形鞋式银[最2腾]撤。载族池台剧誓尿秆语翅帜枝笑曲术妹帖导曾编迎己让垃呢论祥弄蚕展霸钉弟侨霞忽锻汤镜霉肉蜓颜蔑夜省己斑代营俯铲勿庄拘架机辽陈烤碑茶爷狡须婚销脑撇伤扣壁缝错不“紧杂捏交两”玻构袜相割对活说悦来章是问一律个门比白较口新塑的除名今词创，愁本滑文交中放它恢是则指港不达同搬类灵型惜结线构赌一抓的幻组含合苦而荡形掩成休一星种洞新辆的狸结振构风体涨系破“嫩杂钞交违”墙结孩构逼在耳1凳9社8貌6木年歌的轿大至阪例国束际完会妨议村上价曾峰是日一种个写热砖门监话踪题凡，董它星最拨大耗的古优妹点亩是苍充派分仁利章用水某往种课类际型脾结绕构当的逮长终处窃来虽避写免慈或称抵领消习另坟一笨种淹与蔬之没组禽合很的乘结党构寄的格短双处肯，捐改榴进笼了郊整买个隔结傻构徐体告系远的缘受怖力毁性辜能将，昏从龙而甲可帆以西更葛经瑞济早、吩更毒合慢理锯地余跨究越勇大切空泥间盈：竞如批由队预输应决力衡索绿和蒜网遇架可结蓬构攀杂股交芳组啦合煮成慎预伟应棚力爆网倒架翻结厨构默、校斜耻拉充网造架淘结肃构拌和甘悬谦挂蜓网孕架钞结沟构良:克由碍拱虫结惧构搜和疾网寺架游结已构扣组秋合广成甜拱锯网立架我结明构随;雪另轰外伪还沸有谢张静弦铁梁栽结患构辩弦普支炕弯非顶好等棉杂借交升结鼠构呜.镜在惕大钥多抵杂惭交糟结木构疤中尚,糠起内着勿重娱要纤作耐用探的厉结撇构岔元宿素府是领索施!共杆括和校膜万"团柔义性钓索匙在酸结刚构膊中络的护应肥用询,平能描更桌好妖得林以们体溉现屈结宝构注布俩置址的岂灵拖活嘱性毛和产良恒好醒的跳受添力腔性谊能臭,然首掘先甲,睬与哄一仙般秩构稼件滚(扭如杜网苍架悲用热钢佛管竿)才相江比泻,能无堤论寒在为结棍构悲几徐何马构争成并,快或旁是努加静工服制键作晒,样都割允牺许猴采叫用彻较斗长纪的宁索惧,宰索妇长甜度乒的舟任肢意再性莲,及可略以沃减祥少铜结史构蔑组爽成花单踏元始数板量雕和胡节惹点膨;消其爷次捉,觉索乱的落强垦度刺较茧一待般跃普旗通歇钢沸材足高左七部倍催以裙上宽,壶因歼而个其羊自钓重事轻父而恩强祝度盈高告;委再夺次速,匪索怕体柳积搅小轻,鼓形乖状赖柔辟性假,希便冶于仁运犹输结折赠叠痰.杏但猴是摘,蚕索抗只桐能屯承武受衔拉恋力榨,巡而昂不劫能器承抓受慕压堆力锄,公所浑以寺为调保捆证当索栏能逐正走常描工刊作理,疤必宿须慕施品加欧足尚够追的吧预坟张剑力纵[索4阀]蜜。二、弦支穹顶结构的发展本文所研究的对象为一种新型杂交结构体系一一弦支育顶结构(Suspen一Dome)该结构是日本法政大学的力{口卫(M.Kwagauchi)教授等学者和工程师于二十世纪九十年代发展的一种新型结构形式.（一）弦支穹顶结构的产生弦支穹顶结构的产生是基于对单层网壳和索穹顶两种结构缺陷的研究,立足于张拉整体的概念,并将索穹顶的一些思路应用于单层网壳而形成的一种杂交空间结构形式。到目前为止,网壳结构理论已相对成熟,无疑网壳有许多优点,但也存在一些无法回避的缺点:在发展新型大跨度房屋屋顶体系的实践中,存在着一个矛盾,那就是随着建筑跨度的增大不可避免地带来屋面系统自重的增大,单层网壳刚度太小,已难以满足大跨度屋面的要求,同时单层网壳结构稳定问题的存在,使得杆件中的应力值通常仅为设计值的五分之一左右,远没有发挥材料的强度"双层网壳虽然一定程度上克服了上述缺点,但由于杆件稠密对周边支承环梁推力较大、用钢指标欠佳而难以满足社会的需要[8]。近些年发展起来的张拉整体结构体系,可以实现结构的自重不随跨度的增大而线性增长,从而使结构在相同的跨度下自重大大减轻,较从前的结构形式经济了许多。同时,张拉整体结构还可以通过实现多种造型,满足建筑上美观的要求。尽管对它的研究很多,但成果多体现为论文和资料,真正的实际工程并不多。到上实际八十年代后期,类张拉整体结构的索育顶结构取得重大成功之后,张拉整体结构才真正得到应有的重视，然而,索穹顶的发展并没有解决下述矛盾。索穹顶结构属于典型的柔性结构,它本身没有什么刚度,而是要通过对索施加非常大的预应力而强行将曲梁和撑杆绷在一起而形成刚度,因此呈现出明显的动态超静定结构的特性,结构的各组件被绑成一体,牵一体而动全身,如果其中有组件出现屈服或破坏,则整个结构将崩溃。而且,这种结构在施工过程中张拉成形将遇到很大的困难。根据以上研究,日本法政大学的川口卫教授等学者将张拉整体体系与单层网壳体系杂交而形成一种新的结构形式,即弦支穹顶结构,并对其进行了初步的理论和试验研究,取得了良好的效果[3].（二）弦支穹顶结构分类本文认为弦支弯顶结构的类型可以由以下几种特征来划分。1、按照上部结构即单层网壳的网格划分来可以有肋环型(图1-13(c))、联方型（图1-14(c))、Kiwitt型(图1-15(c))、短程线型和施威德勒型等:2、按照下部索杆体系的布置形式划分可以有肋环型〔Geiger)型(图1-13(b))、联方(Levy)型(图l-14(b))和Kiwitt型(图l-15(b))等;（三）弦支穹顶结构的特点从弦支穹顶结构的两种来源上都可以看出弦支穿顶结构的特点。从结构体系上看,由于弦支穹顶结构是由单层网壳穹顶和弦支体系(张力结构)组合而形成的自平衡体系,与单层网壳结构及索穹顶等柔性结构相比,具有如下特点:1、弦支穹项是一种异钢种预应力杂交空间结构体系,其中高强度预应力拉索的引入使钢材强度的利用更加充分,结构自重因此而降低,同时可以使结构跨越更大的跨度;2、通过对索施加预应力,上部单层网壳将产生与荷载作用反向的变形和内力,从而使结构在荷载作用下上部网壳结构各构件的相对变形小于相应的单层网壳,使其具有更大的变形储备;联系索与梁之间的撑杆对于单层网壳起到了弹性支撑的作用,可以减小单层网壳杆件的内力,调整体系的内力分布,降低内力幅值;从张拉整体强化单层网壳的角度出发,张拉整体结构部分不仅增强了总体结构的刚度,还大大提高了单层网壳部分的稳定性:因此,跨度可以做得较大[5]。3、弦支穹顶在力学上最明显的一个优势是,结构对边界约束要求的降低。因为刚性上弦层的网壳对周边施以(水平向)外推力,而柔性的张拉整体下部对边界产生(水平向)内拉力,组合起来后二者可以相互抵消。适当的优化设计还可以达到在长期荷载作用下,屋顶结构对边界施加的水平反力接近零。4、弦支穹顶由于其刚度相对于索育顶的刚度要大得多,使屋面材料更容易与刚性材料相匹配,因此其屋面覆盖材料可以采用刚性材料,如压型彩钢板、混凝土预制或现浇板等的屋面结构。与膜材料等柔性屋面材料相比,刚性屋面材料具有建筑造价低、施工连接工艺成熟和保温遮阳性能相对较好等优点。5、施工张拉过程比索穹顶结构等得到较大的简化。上部单层网壳为几何不变体系,可以作为施工时的支架,预应力拉索可以简单地通过调节撑杆长度或斜索长度而获得张拉,施工变得简单和方便易行。从索育顶的角度出发,虽然索穹顶的结构效能比较高,但其施工却有一定难度,包括乔治亚弯顶(GcogiaDome)在内的一些索穹顶工程建设中都发生过人员的伤亡事故,主要因为结构在施加预应力前后刚度的巨大变化。因此,用刚性的上弦层取代柔性的上弦索,可以使施工大为简化,从而大大降低了施工费用[6]。（四）国内外研究现状弦支穹顶结构是一种新型空间结构,到目前为止,国内外对弦支弯顶的研究并不是很多,下面就目前研究及应用现状作简要介绍。在国际上,日本学者Yanlaguchi,Okada等在1987年的北京国际空间协会会议上所发表的论文中提到的张悬网壳(TensgeriytDome)可以说就是弦支穹顶结构的雏形。后来日本法政大学的川口卫教授等人,1993年在伊斯坦布尔国际空间协会会议上发表了题为5弦支穹顶结构介绍6(OnAStructureSystem-SUSUPEN一DOME0,)的论文,首次提出了弦支穹顶这个概念。在此后的几年中,少.旧卫教授等学者对弦支穹顶结构又进行了进一步的理论和试验研究,其中包括:1994年进行的弦支穹顶模型试验;1997年在日本长野的/聚会0弯顶所作的足尺静力试验和足尺抗震试验等。在这些研究中,以1994年的模型试验较为完全地分析和测试了弦支弯顶结构的各项性能。试验对跨度3m矢高o.45m的弦支穹顶进行模型实验，试验内容主要包括模型杆件和连接的机械性能试验,索的预拉力试验,弹性加载试验和屈服荷载试验,试验结果表明,对索使用预拉力可以产生预期的效果,如减小单层网壳对外层环梁的推力,调整单层网壳杆件内力,提高单层网壳的结构的整体承载力等[9]。在1997年的足尺试验中,以跨度200m、矢高30m的弦支育顶为例,对其在拉索预应力和静荷载作用下的静力反应进行了理论分析,并将有预拉力的弦支穹顶，无预拉力的弦支弯顶，相应的单层球面网壳的杆件内力进行了比较。结果表明具有预拉力的弦支弯顶径向杆件内力仅为单层球面网壳的一半,外圈环向杆件内力也有降低,内环杆件内力相差不大。另外,对其进行了地震反应分析"分析户采用EL一cenrt"波进行了时程分析,与相应单层网壳箱比,两者的水平地震反应基本相同,但是在在竖向地展荷载作用下,弦支穹顶的杆件动内力明显小于后者"在国内,对弦一支穹顶结构的研究起步较晚,最初由天津大学开始研究,随后,浙江大学、同济大学、昆明理工大学等高校先后投入研究中,并取得一定成果,一主要是以硕士论文的方式对弦支穹顶进行了理论分析.天津大学在天津凯博公司的支持下进行了模型实验,定性的验证了该结构的合理性和可行性,对其进行了静力分析和稳定性的初步研究,并开发出适合弦支弯顶结构的新型节点。另外,我国也进行了工程实践,天津大学设计并建成了我国国内第一座弦支穹顶一一天津开发区商务中心大堂,该穹顶跨度35.3m矢高4.6m,球面网壳采用焊接空心球刚性节点,具有较大的刚度和稳定性,拉索和撑杆组成的张拉体系,进一步增大了弦支弯顶的刚度并大幅减小了对下部结构的水平；北方交通大学的学者对弦支穹顶结构也开展过设计以及实测实验，对直径120m-500m的结构进行了设计分析，并于2002年建成了采用40m*60m的椭圆形张弦穹顶为屋盖的鞍山体育中心，屋盖钢耗量仅为22.7kg/m2.三、弦支穹顶结构的工程应用近十余年间，弦支穹顶结构已在国内外近二十项大型工程中得到了应用。1天津保税中心大堂屋盖(图3.1)天津保税区商务交流中心大堂弦支穹顶屋盖建于2001年，是国内第一座弦支穹顶结构，跨度35．4m，周边支承于沿圆周布置的15根钢筋混凝土柱上。单层网壳杆件全部采用Φ133×6;撑杆采用Φ89×4。下部张拉整体部分共布置5道，由外及里前两道采用钢丝绳6×19(Φ24．5)，后三道采用钢丝绳6×19(Φ21.5)。图3.1天津保税区商务交流中心2天津博物馆天津博物馆贵宾厅屋盖为弦支穹顶结构（图3.2），跨度18．5m，矢高约1．3m。单层网壳杆件采用为Φ76×3．7，采用焊接球节点。下部张拉整体部分为三圈，处于防火和安全考虑，最终采用了刚性弦支穹顶，拉索全部采用钢管代替，其中最外圈径向拉杆和所有的环向拉杆采用Φ48×3．5，次外圈和内圈径向拉杆采用Φ60×3.5。弦支穹顶结构支承在钢筋混凝土环形梁上。图3.2天津博物馆贵宾厅屋盖为弦支穹顶结构32008北京奥运会羽毛球馆2008北京奥运会羽毛球馆2008奥运会羽毛球馆屋盖采用了弦支穹顶结构（图3.3），单层网壳的平面形状为圆形，直径为93m，矢高11m，矢跨比为1/11.6，较标准网壳矢跨比(1/8～1/10)偏低，网壳由12圈环向杆件和56组径向杆件组成，第1至第4环及第5至第12环为葵花型网壳，第4、5环间为过渡形式，网壳杆件截面为Φ245×9～Φ299×16，网壳节点主要采用焊接球节点，与撑杆连接的部位采用铸钢球节点，节点与杆件的连接全部为刚接。下部张拉整体部由5圈环索和5圈径向拉杆以及104根受压撑杆组成，环索采用高强度钢丝束，极限抗拉强度大于1670MPa，钢丝束外包PE防腐护层，钢索尺寸为SNS/S7×199～SNS/S5×61，径向拉杆采用高强度钢棒，极限抗拉强度为835MPa，钢棒直径为40～60mm，撑杆采用Q345B，截面尺寸为Φ168×8。经优化后环索的预应力为N1=3800kN，N2=1756kN，N3=1394kN，N4=723kN，N5=561kN。图3.3北京奥运会羽毛球馆4常州体育馆（图3.4）常州体育馆采用了弦支穹顶结构，屋面形状为椭球形，椭圆长轴119．9m，短轴79．9m，结构矢高21.45m。单层网壳中心部位的网格形式为凯威特型(K8)、外围部位的网格形式为联方型。上部的单层网壳中杆件规格为Φ245×8、245×10、Φ245×12、Φ351×10、Φ351×12，网壳均采用铸钢节点。下部张拉整体部分共布置6环，索采用的是1670级Φ5镀锌钢丝双护层扭绞型拉索，具体的拉索规格为Φ5×55、Φ5×85、Φ5×199，初始预应力由外及里分别为1750kN、1000kN、750kN、450kN、200kN、200kN。撑杆截面为Φ121×8的圆钢管，撑杆与索系之间采用铸钢节点连接，预应力通过张拉环向索完成整个结构通过24个支座固定于下部混凝土环梁上图3.4常州体育馆建筑效果图5济南奥体中心体育馆济南奥林匹克体育中心体育馆屋盖采用弦支穹顶结构（图3.5）。网格布置形式为凯维特型和葵花形内外混合布置，跨度122m;杆件采用圆钢管，钢管规格主要为Φ377×14和Φ377×16;节点形式主要为铸钢节点和少量的插板式相贯节点，最外环支座节点为焊接球节点。下部张拉整体部分共布置3环，环向索为平行钢丝束，径向钢拉杆为钢棒，另外局部设置构造钢棒，各环向索均为单索。撑杆采用圆钢管，上端与网壳沿径向单向铰接，下端与索夹固接。图3.5济南奥林匹克体育中心体育馆屋盖6茌平体育馆弦支穹顶结构茌平体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构（图3.6）。单层网壳采用K6网格形式，径向划分为20环，跨度108m，矢高25m，网壳构件规格为Φ203×6、Φ219×7、245×7、Φ273×8、Φ299×8。下部张拉整体部分共设置7圈，7道环向预应力索的平均索力从外到里依次为127kN、420kN、390kN、530kN、810kN、1242kN、2060kN。弦支穹顶周边设置2道橡胶支座，第1道设置在倒数第5道环向杆上，第2道设置在最后1道环向杆上。体育馆屋面结构由轻型屋面和玻璃屋面两种组成，拱撑杆下方为玻璃屋面，其余为轻型屋面。除以上工程外，弦支穹顶还在日本聚会穹顶和光丘穹顶、昆明柏联商厦采光顶、武汉体育馆、安徽大学体育馆、连云港体育馆、2011年世界大学生夏季运动会的篮球分会场坪山体育馆等多项工程中有应用，因此弦支穹顶作为一种新型高效的结构体系，具有巨大的应用前景。图3.6茌平体育馆建筑效果图四、弦支穹顶结构待解决的问题（一）弦支穹顶结构温度效应研究弦支穹顶结构的温度效应研究包括两个方面的内容，即施工阶段和使用阶段。施工阶段的温度变化在某种程度上会引起温度应力，并且在预应力张拉施工阶段，会引起预应力张拉误差，使得最终得到的预应力与设计预应力出现极大偏差。在弦支穹顶结构的使用阶段，季节温差和日温差的变化既可引起下部张拉整体部分的预应力损失，又可直接在结构中产生温度变形和温度应力，因此弦支穹顶结构的温度效应要比单层网壳严重复杂的多，但是目前关于这方面的内容却鲜有文献涉及。因此为保证弦支穹顶结构的施工质量和使用安全，必须对弦支穹顶结构的温度效应进行充分的研究[10]。（二）弦支穹顶结构节点设计研究理想状态下的弦支穹顶，其撑杆与上部单层网壳的连接应该是铰接，而目前实际工程中大部分处于半刚性连接范畴，因此有必要对节点的半刚性对于结构整体性能的影响进行深入研究，并设计出满足计算假定的撑杆上节点;另外对于弦支穹顶结构的中索撑节点，其理想状态应该是施工张拉阶段保证索与节点间的无摩擦滑移，在使用阶段要保证索与索撑节点间不出现滑移现象，而实际工程中却难以实现，如2008北京奥运会羽毛球馆相邻索撑节点间由于摩擦引起的预应力损失可达9%，因此设计出上述理想态的索撑节点是今后需进一步深入研究的内容之一。（三）弦支穹顶索滑移模拟研究对于环索连续下弦支穹顶结构力学分析方法，目前能考虑索撑节点摩擦的主要是变索原长法，但此方法仅可研究静力荷载作用下结构反应，对于动力荷载却无能为力，因此有寻求一种既能考虑环索绕索撑节点滑移，又能考虑它们之间的相互摩擦影响的动力分析是亟待解决的难题之一。（四）超大跨度弦支穹顶结构的设计研究目前世界上跨度最大的弦支穹顶结构为济南奥体中心，其跨度为122m;对弦支穹顶结构的研究也主要集中在中小跨度范围内，而索穹顶结构的跨度已超过200m，因此为进一步推广弦支穹顶结构在超大跨度结构中的应用，必须对此进行充分的研究[11]。（五）弦支穹顶结构索力的测试及其补偿技术