索穹顶结构体系创新研究

我国自2009年开始建有跨度20 m左右的索穹顶,至2016年已建成跨度超百米的索穹顶结构。但回顾国内外所建成的该类空间结构,均属于传统Fuller构想张拉整体类索穹顶。其上、下弦节点只有1根垂直于水平面的撑杆,形式比较单一,如肋环型索穹顶,上弦节点的环向水平刚度较差。为此,提出了Fuller构想单撑杆（不垂直于水平面）类索穹顶,有利于增加结构跨度。并进一步提出了非Fuller构想多撑杆（下弦节点可设置2根、3根、4根撑杆）类索穹顶。这不仅可改善结构传力性能,而且又能减少斜杆（斜索）和环索数量,方便施工张拉成形。若采用多种撑杆（包括单撑杆）且多种方式设置,当上弦选用径向布置时可归纳称之为肋环系列索穹顶,当上弦选用葵花布置时可归纳称之为葵花系列索穹顶。由肋环系列索穹顶和葵花系列索穹顶可构成多种组合形式索穹顶。研究丰富了索穹顶结构形式、体系和类型,为索穹顶的设计和选型提供了新思路、新空间。     

后张拉整体成形穹顶的极限承载力试验研究

本文研究的是一种新型张拉穹顶结构的承载力性能．通过后张拉闭合单弦杆平板网架中的预留缝隙，单弦杆平板网架可以张拉变形为具有很好外观形式的空间穹顶结构．成形后的单弦杆穹顶具有很好的整体刚度和承载力，可以充分发挥拱壳作用，平面外腹杆的使用延缓了穹顶整体失稳的发生，使其受力性能介于普通单层、双层穹顶网壳结构之间．     

浅谈日本大跨木穹顶设计

追溯穹顶与木构建筑在日本的历史与发展,分析了建造大跨木穹顶的技术支持因素,即集成材作为大跨木穹顶的结构用材,有效结构形式为大跨木穹顶结构提供保障,大跨木穹顶的复合节点形式。最后分析了日本建造木穹顶的生态节能性。     

千年穹顶——穹顶的过去·现在·未来

从古罗马万神庙发展到现代的英国“伊甸园”穹顶,穹顶的变迁清楚地反映出：千百年来人们不断探索的结构形式,应用新的材料,发展和完善新的结构设计,使建筑向着更宏大,更经济、更合理,更美观的方向发展。     

索穹顶新型节点设计及有限元分析

在分析索穹顶结构节点设计要求的基础上，针对索穹顶这种特殊的结构，介绍了适用于索穹顶结构的新型节点形式，并对其进行有限元弹塑性分析，分析结果表明节点整体受力性能较好。     

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

在1993年M Kawaguchi提出了一个结合单层网壳和索穹顶结构优点于一身的新型钢结构形式，我们称为弦支穹顶结构（索承网壳结构）。在这个结构组成提出以来，国外很多专家都对其进行过理论实践和实验分析。那么简单点来讲，它就是由一个上层索和下层索通过撑杆建立的一个自由平衡体系，只不过在这里上层索是由单层空间网壳代替。正是由于这种新型钢结构简化了以往出现的繁琐结构形式，而且在国外得到了广泛的运用。近年来，我国也开始引进这种新的钢结构方式。通过对弦支穹顶结构的反复实验验证和结构理论分析。近两年来，我们开始尝试在实际工程项目建设中运用这一钢结构进行施工。其中就有安徽大学体育馆、常州体育馆和济南奥体中心体育馆三个主体钢结构项目建设。通过施工，结合实际情况，我们采用了风格迥异，技术施工不同的方式很好的完成了这三项钢结构施工项目，得到的效果当然是非常好的，下面就三个弦支穹顶结构体系来进行分析解读。     

悉尼超级穹顶,澳大利亚

悉尼超级穹顶为一多功能体育馆，其内部为完全封闭式的，设有空调系统，该建筑将在2000年悉尼奥运会期间作为体操和篮球比赛的主场馆，奥运结束后则可作为一个多功能的活动场所，人们既可以在此观看篮球和冰上曲棍球比赛，也可以欣赏摇滚音乐会和马戏团的表演。该体育馆可容纳1．5～2万名观众，共有3500个车位，全部车辆疏散时间为1小时。该体育馆结构体系为悬索式钢桁架，外覆钢屋面，在现浇混凝土地面上安装预制的混凝土座位板，采用复合铝板和玻璃幕墙作外立面饰材。体育馆共有4个人口层，其中两层是公共人口，一层为俱乐部成员人口，还…     

索穹顶结构

本文首先分析了张力集成穹顶单元的几何形态，并基于此提出了索穹顶结构的几何及拓扑关系，介绍了几种穹顶结构的构成型式，归纳出了索穹顶结构的工作机理．     

索穹顶结构几何稳定性分析

索穹顶结构是发展和推广Ｆｕｌｅｒ张拉整体结构思想后唯一应用于实际工程的一种新型大跨结构,它的几何稳定性分析对结构的设计非常重要。本文通过对杆系结构的分类、自应力模态、机构位移模态确定、以及体系稳定性判定准则等细节的研究,对索穹顶结构几何稳定性作了较为完整的分析。编制了相应的程序,对肋环型、三角化型和凯威特型等多种布置形式的索穹顶结构进行了计算分析,得出了一些对结构选型有用的结论。     

铝合金穹顶的试验研究

本通过铝合金穹顶网壳的静力试验,研究了网壳结构在荷载作用下的力学性能。并与采用杆系有限元法计算的理论结果进行了比较,得出铝合金网壳结构在进行力学分析时,其力学模型与钢网壳一样,均可以非线性空间梁单元作为计算单元。本试验的结论可为铝合金穹顶网壳在我国的推广使用提供分析和设计依据。     

弦支穹顶体系及其静力性能

弦支穹顶结构形式综合了索穹顶和网壳结构的优点,是一种新型空间杂交结构体系：介绍了弦支穹顶结构体系的构成和工作原理,研究了改变弦支穹顶的矢高及环索预拉力对结构性能的影响。研究表明弦支穹顶应综合考虑欠高、预应力的施加等因素的相互影响,该结构的设计可以相应的采取一些优化设计方法。     

刚化索穹顶结构性能分析

针对索穹顶结构脊索容易松弛和施工技术要求高的问题,给出了一种采用刚性桁架替代柔性主脊索,结构的中心拉环改为由钢管形成刚性拉环的刚化索穹顶结构,选取Kiewitt型索穹顶结构为研究对象,利用ANSYS有限元软件进行其性能分析,通过与传统的索穹顶结构分析比较,结果表明刚化索穹顶结构能较好的解决内圈脊索容易松弛、环梁截面设计大和施工要求高的问题。     

索穹顶结构

本文在择要回顾素穹顶结构的发展过程和主要工程实践之后，论述了索穹顶结构的特点和工作机理以及分析、设计索穹顶结构的理论基础和方法。     

布索方式对弦支穹顶结构稳定性能的影响研究

弦支穹顶结构由上部单层网壳和下部索杆系统组成。为了解下部索杆系统的布置形式对弦支穹顶结构整体稳定性能的影响,确保结构在设计过程中合理布置下部索杆系统,以单层网壳以及9种不同索杆布置形式的弦支穹顶,共10种跨度均为122m的结构为研究对象,进行全跨荷载与半跨荷载下考虑初始几何缺陷与无初始几何缺陷的整体稳定性计算,提取结构失稳模态与结构稳定性系数,分析不同布索形式对结构稳定性的影响,并将计算结果与单层网壳结构的计算结果进行对比。分析结果表明:结构对初始几何缺陷较为敏感,结构的稳定性与下部索杆中撑杆的布置数量与位置有较大的关系,而与斜索的具体布置形式关系不大,且半跨荷载对结构更为不利。     

弦支穹顶结构的稳定承载力分析

弦支穹顶结构作为一种新型结构形式,与单层网壳相比,其刚度和稳定性都有了很大的提高;与索穹顶结构相比,施工过程更加简单易行。本文的研究对象为一跨度为40m的凯威特-联方型弦支穹顶结构,通过改变该结构的矢跨比、撑杆高度、预应力大小及上部网壳节点形式,来研究以上四个参数对结构稳定承载力的影响,以期为工程设计提供参考。     

索穹顶结构模型试验研究

本文在进行了几何非线性有限元分析计算的基础上,设计了索穹顶结构的试验模型,采用模型计算、模型测试的对比方案进行模型结构试验研究。内容包括受压杆件的稳定性设计、节点设计、钢索锚固、模型架设过程中钢索的张拉工艺及张拉顺序等。然后,分别在预张状态和加载状态下对模型的拉索张力、屋顶垂度进行了测试,并与计算结果作了对比分析。     

张拉整体索穹顶结构预应力损失的补偿与设计计算

本文在张拉整体索穹顶结构理想预应力设计的基础上，对其施工阶段与正常使用阶段由于各种因素引起的预应力损失进行了研究；从预应力发生的不同时间阶段和不同位置，把预应力损失进行了分类；对不同类型的预应力损失提出了不同的补偿与设计计算方法。     

鸟巢型索穹顶结构的静力性能分析

基于几何非线性理论对鸟巢型索穹顶结构在多种荷载作用下的静力响应进行了计算分析,同时研究了多种预应力水平对结构静力性能的影响,结果表明不跳格与跳格两种结构布置形式均具有良好的静力性能,体系的预应力水平总体上对结构整体刚度及静力性能的影响较为有限,对跳格布置结构形式的影响相对明显些,因此综合考虑施工难度等因素选择合理的预应力水平是必要的。     

济南奥体中心体育馆弦支穹顶结构设计

济南奥体中心体育馆下部采用多层混凝土框架筒体结构,上部采用弦支穹顶结构.弦支穹顶是一种新颖的杂交空间结构,由上部单层网壳和下部索杆张拉体系构成.首先简单介绍了该弦支穹顶结构的结构形式,并采用有限单元法进行了荷载分析、模态分析、线性与非线性稳定性分析等.基于抗连续倒塌的思想,分析了弦支穹顶局部断索后的结构性能.弦支穹顶的施工张拉模拟是结构设计的难点,本文给出了各个张拉状态的控制参数.弦支穹顶的设计中还采用整体结构模型进行分析校核.     

穹顶结构体系

本文对穹顶结构的主要发展历程进行了介绍,重点地介绍了近期出现的一些杰出的穹顶结构工程和新的穹顶结构类型,在此基础上对穹顶结构进行新的分类。重点论述了网壳穹顶和张拉式穹顶的分析方法和手段。介绍了新的研究进展,并简要地介绍了穹顶结构的施工方法。