索穹顶和弦支穹顶结构在我国的应用

摘要随着现代社会的发展和人类生活水平的提高，人们对于大跨度空间的需求越来越多，代表性场所包括体育馆、会展中心、博物馆、候机厅、影剧院、飞机库和车站等。

传统的平面结构如梁、拱、桁架和钢架等，受其结构特性的限制，很难覆盖较大的空间。

而空间结构正好能满足大跨度建筑要求的结构形式，它不仅受力合理，而且能做出各种优美的建筑造型。

其中最常用的空间结构—弦支穹顶结构由于在2008年奥运会和2009年全国运动会的应用，使弦支穹顶结构成为新结构体系的一颗明星。

凭借其合理的传力机制、美观的建筑效果和经济的工程造价，弦支穹顶结构已经得到中国科研、教学、设计、施工等业界的认可，在实际工程应用中，无论是数量还是跨度上，都为世界之最。

弦支穹顶最早由日本政法大学Mamoru Kawaguchi 教授于1993年提出。

弦支穹顶结构又称之为索承网壳结构，是传统的单层或双层网壳结构和索穹顶结构结合的衍生物，它综合了单层网壳和索穹顶结构优良性能于一体，是一个由单层或双层网壳代替索穹顶的上层索网后形成的一种新型杂交结构。

弦支穹顶结构通过下层索系、上层刚性网壳和竖向撑杆共同工作而承受外部荷载，结构通过对下层索系（径向索和环向索）施加预应力而为结构提供足够的竖向刚度，并在结构内形成水平作用自平衡的结构体系。

它一方面改善了上部单层网壳结构的整体稳定性，使结构能跨越更大的空间；另一方面，弦支穹顶结构具有一定初始刚度，其设计、施工成形以及节点构造与索穹顶等完全柔性结构相比得到了较大的简化。

另外，两种结构体系对支座的作用相互抵消，使结构成为自平衡体系，在充分发挥单层网壳结构受力优势的同时能充分利用索材的高强抗拉性，调整体系的内力分布，降低内力幅值，从而提高结构的承载能力。

本文共分为三个部分，第一部分主要介绍了弦支穹顶的发展历史；第二章主要介绍弦支穹顶的发展现状并列举了大量的国内外弦支穹顶工程应用实例；第三章主要介绍弦支穹顶需要解决的问题。

关键词：（弦支穹顶、网壳、索穹顶、预应力）目录摘要 (1)1弦支穹顶的发展历史 (1)1.1预应力钢结构 (1)1.2单层网壳 (3)1.3双层网壳 (4)1.4索穹顶结构 (4)1.5弦支穹顶结构的提出 (6)2弦支穹顶的发展现状 (7)2.1弦支穹顶的基本概念 (7)2.1.1弦支穹顶结构的组成 (7)2.1.2弦支穹顶结构的原理 (7)2.1.3弦支穹顶结构的特点 (8)2.2弦支穹顶的分类 (10)2.2.1肋环形弦支穹顶 (10)2.2.2施威德勒型弦支穹顶 (10)2.2.3联方型弦支穹顶 (11)2.2.4凯威特型弦支穹顶 (11)2.2.5凯威特—联方型弦支穹顶 (12)2.2.6三向网格弦支穹顶 (12)2.3弦支穹顶的研究现状 (13)2.3.1弦支穹顶结构形态分析 (13)2.3.2弦支穹顶结构预应力的设置 (13)2.3.3弦支穹顶结构的静动力分析 (14)2.3.4弦支穹顶结构施工过程全分析 (16)2.3.5弦支穹顶结构试验研究 (18)2.4弦支穹顶的工程应用 (18)2.4.1光丘穹顶 (19)2.4.2聚会穹顶 (20)2.4.3天津保税区商务中心大堂屋盖 (20)2.4.4天津博物馆贵宾厅屋盖 (21)2.4.5常州体育馆 (21)2.4.6 2008年奥运会羽毛球馆屋盖 (22)2.4.7 武汉市体育中心体育馆 (23)2.4.8 济南奥体中心体育馆 (24)2.4.9 安徽大学体育馆 (25)2.4.10 辽宁营口体育馆 (25)2.4.11山东茌平体育馆 (26)2.4.12三亚体育中心体育馆 (27)2.4.13重庆渝北体育馆 (27)2.4.14大连市体育馆 (28)3弦支穹顶存在的问题 (30)3.1网壳网格形式与尺寸确定 (30)3.2风荷载对弦支穹顶的影响 (30)3.3弦支穹顶的张拉方案 (31)3.4弦支穹顶的预应力 (31)3.5弦支穹顶结构温度效应研究 (31)3.6弦支穹顶结构节点设计研究 (31)3.7弦支穹顶结构索滑移模拟研究 (32)3.8超大跨度弦支穹顶结构的设计研究 (32)3.9弦支穹顶结构索力的测试及其补偿技术研究 (32)参考文献 (33)1弦支穹顶的发展历史弦支穹顶结构是由上层单层球面网壳和下层环索、斜索通过竖杆连接，索由网壳节点连接到悬挂于单层球面网壳的竖杆的下端而成的新型交空间结构。

弦支穹顶结构综述摘要：本文介绍了弦支穹顶结构的工作机理及工程应用，对该结构的理论研究、试验研究和施工方法的现状进行了总结并做了展望。

关键词：弦支穹顶、理论研究、试验研究、施工方法Abstract: This paper introduces thesuspend-domestructure andworkingmechanism ofthe engineering application,thestructureofthetheoretical research,experimental study and constructionmethodsare summarizedand prospected.Keywords:suspendome,theoretical research,experimental study,construction method引言弦支穹顶结构1993年由日本学者川口卫提出，结构利用张拉整体的思想，提高了单层网壳结构的整体刚度，降低了单层网壳的缺陷敏感性，充分发挥材料性能，降低钢材使用量，从而使得网壳可以应用于更大的跨度。

弦支穹顶结构概述1.1工作机理弦支穹顶结构上弦为单层网壳，下弦为撑杆和预应力索形成的张拉整体结构，给索施加的预应力，通过撑杆传递给单层网壳，使上弦产生反拱，使结构在使用荷载作用下的内力和变形减小。

预应力索主要承担了上弦部分产生的外推力，使结构整体部分形成自平衡体系，减小环梁的水平推力。

同时，预应力索增大了结构的整体刚度。

1.2工程应用弦支穹顶结构由于受力合理、造型美观，一经提出就受到设计人员的青睐，应用于实际工程。

日本是最早应用这一结构形式的国家，“光球”穹顶是世界第一座采用弦支穹顶结构的屋盖，跨度35m，屋顶最大高度14m。

“光球”穹顶只在单层网壳的最外层下部布置了张拉整体结构，并将径向拉索改为钢管，通过对钢管施加预应力，使周边环梁的水平推力为零。

新型空间结构的设计与施工探析【摘要】我国空间结构建筑领域，近年陆续出现了张拉整体结构、膜结构、开合屋盖结构以及玻璃结构等新型空间结构。

进行网架、网壳类空间结构的建筑已不是什么新鲜事。

本文结合建筑空间结构的构造特点、设计理念、施工技术及质量控制进行了分析。

【关键词】空间结构；施工技术；施工管理我国建筑空间结构随着建筑技术、建筑材料与结构理论的发展有了新的进展。

新的建筑空间结构由于其具备刚度大、受力合理和结构形式新颖丰富而成为现代建筑中的重要组成部分，受到了世界各国建筑部门和研究部门的重视。

在空间结构取得巨大发展的同时，其施工方法显得越来越重要，传统的施工方法已不能满足现代空间结构的施工需要，在施工过程中必须不断革新或再创造，为此，本文介绍空间结构施工质量与技术管理中几项行之有效的管理措施。

一、现代空间结构的特点1、结构形式日益多样化和复杂化空间结构已不局限于采用传统的单一结构形式，新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现，比如多面体空间刚架结构、弦支穹顶结构、张弦桁架结构、斜拉结构、悬挂结构和张拉结构等。

2、结构跨度越来越大、钢材强度等级越来越高、钢板厚度越来越厚。

由于建筑功能的需要，现代空间结构的跨度越来越大，跨度超百米已屡见不鲜，例如国家体育场跨度296m、国家游泳中心跨度177m、广州国际会议展览中心跨度1266m、烟台大学体育馆拱的跨度297m。

同时q390gjc、q420gjc、q460e等高强度钢板大量采用，而且很多工程钢板厚度均超过100mm。

3、预应力技术大量应用预应力作为一项新技术，在空间结构中得到了充分应用，涌现了弦支穹顶结构、斜拉结构、悬挂结构、索穹顶结构和索膜结构等新型结构形式。

4、节点形式复杂多样现代空间结构大多采用仿形建筑，为了满足建筑造型，采用了各种各样的节点形式，如铸钢节点、锻钢节点、球铰节点、销轴节点等。

5、构件数量越来越多，截面构造越来越复杂许多工程都由几万个、甚至几十万个构件组成，并且这些构件的截面形式均不相同，给施工带来了很大的困难，对于一些复杂构件需要进行专门的试验和研究才能完成。

建筑时报/2012年/1月/16日/第004版我国索穹顶结构的研究现状与进展刘伟薛素铎李雄彦国际壳体与空间结构协会的创始人托罗哈(Torroja，E.)提出了“最佳结构有赖于其自身受力之形体，而非材料之潜在强度”，也就是说：采用高强度材料只解决了问题的一方面，还必须寻找形体合理的结构，使其能够充分发挥材料的潜力。

索穹顶结构较好地诠释了上述观点，它那轻巧、通透并且跨度较大的优点受到了建筑师和结构工程师们的青睐。

索穹顶结构是另外一种效率更高的空间结构，该体系不但形体优美，而且具有良好的受力性能。

因此索穹顶结构非常适合于体育文化建筑。

加之计算机技术以及新材料、新工艺的不断革新，使得复杂空间结构的分析、设计、建造成为可能，所以空间结构在国内外呈现出一种蓬勃发展的趋势。

历届奥运会世博会等国际大型文体活动的召开往往都会催生一批优秀的建筑代表作。

索穹顶结构曾多次得到奥运会的青睐，1988年汉城奥运会的体操馆，该馆的屋盖为120米的索穹顶结构，这是世界上第一个采用张拉整体概念的大型工程，由美国著名结构工程师盖格设计。

到了1996年亚特兰大奥运会，美国工程师李维进一步改进了索穹顶体，设计建造了主场馆佐治亚穹顶并被评为当年全美最佳设计。

汉城奥运会体操馆和佐治亚穹顶代表了最典型的两类索穹顶。

之后，Geiger公司又相继建成了美国伊利诺斯州大学红鸟体育场和佛罗里达州太阳海岸穹顶，Levy的设计团队又设计了圣彼得堡雷声穹顶和沙特阿拉伯利亚德大学体育馆。

其中利亚德大学体育馆为可开合的索穹顶结构，一时间，索穹顶结构得到迅速发展，索穹顶不但造型优美、轻巧通透而且可以跨越较大跨度，在可开合方面也显示了良好的适应性，这一切工程实例说明了索穹顶具有广阔的应用前景。

由于索穹顶结构是几何柔性的结构体系，在没有施加预应力之前，它的初始刚度几乎为零，是一种机构而非结构，此时称之为零态。

在施加了适当的预应力以后索穹顶结构才具有刚度，结构在所施加的预应力之下处于一种稳定的平衡状态，此时称之为初始平衡态。

索穹顶技术是近现代世界空间结构技术的最高成就。

目前国外发达地区已成功地运用于大型高难度空间结构工程项目，如美国乔治亚穹顶、美国太阳海岸穹顶等，创造了索穹顶的辉煌时代。

索穹顶的设计与施工，需要专门的技术和工程经验。

鄂尔多斯伊旗索穹顶结构是目前我国第一个大型索穹顶结构工程，屋盖建筑平面呈圆形，设计直径为71.2米，屋盖矢高约5.5米。

由外环梁、内环梁、环索、斜索、脊索及两圈撑杆组成，表面覆盖膜结构。

结构三维图和剖面图见下图所示。

钢索长度及相关技术参数如下表所示。

钢索形式见下图所示。

结构三维图
剖面图
斜索、脊索示意图
环向索示意图
结构构件尺寸及相关技术参数
4.4 拉索相连节点及张拉端处理方式
1、撑杆上节点
2、撑杆下节点
脊索
撑杆
环索
上节点
撑杆
3、外环梁节点
4、内环梁节点
斜索索耳板
外环桁架
内环上弦
斜索。

山西林业职业技术学院园林系毕业论文（设计）学院山西林业职业技术学院所属系部园林系专业名称园林技术专业学制3年年级2007级姓名王莎指导教师_____ 张利香___ ____浅谈中国古典园林建筑屋顶形式的应用园林系园林技术20075336班13号王莎指导教师张利香摘要园林建筑是园林空间得以完整的要素之一。

我国古典园林建筑是我们祖先在悠久的历史长河中不断改造、创新而形成的优秀建筑艺术作品集,本文的重点是通过讲解与举例分析,从艺术欣赏、结构构造等方面加以解剖屋顶的形式、特点及其在园林应用中发挥的作用关键词：中国,古典园林,建筑屋顶,形式目录1.引言 (1)2．中国古典园林建筑及其屋顶 (2)2.1园林建筑的基本形式及其屋顶形式的应用 (2)2.2古典园林建筑屋顶............................................................................. 错误!未定义书签。

2.2古典园林建筑屋顶 (4)2.2.1总结园林建筑屋顶的基本形式 (4)2.2.2总结屋顶的组合形式 (5)2.3屋面形式特征小论 (6)3.园林建筑屋顶形式与建筑本身及所处空间的联系 (6)4.中国古典园林建筑屋顶特点的南北比较 (7)4.1南方园林建筑屋顶分析及实例 (7)4.2北方园林建筑屋顶分析及实例 (8)4.3分析比较南北方园林建筑屋顶的特点 (8)5.太原碑林公园建筑总体分析 (9)5.1分析碑林公园总体建筑分布 (9)5.2例举分析部分建筑屋顶形式的应用 (9)结语 (12)致谢 (12)参考文献 (12)1.引言建筑是一门艺术,是前辈们在艰辛的河流中开拓出来的金子,一个好的优秀的建筑作品便是一门无价的艺术珍品,它可以让后人不停地从中汲取甘露,它是不分国界、不分地域的活着的文字。

在园林应用中,建筑就更视为不可或缺的一部分。

我国的园林建筑应用形式很多,其中大部分则是我国前辈们留下来的经典,是我国人文、历史的印记。

弦支穹顶钢结构施工技术的浅述关键词：弦支穹顶结构、温度应力、变形监测一、概述因弦支穹顶屋盖钢结构具备自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点，目前在我国在体育设施、重大公益式建筑和标志性建筑的屋盖系统已经广泛使用。

本文拟针对弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术、主要施工程序进行探讨。

弦支穹顶屋盖钢结构一般由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。

本文介绍的深圳龙岗坪山体育中心的弦支弓顶结构体系钢结构为空间圆形钢结构屋盖，跨度72米，高度28.81米，上部单层网壳网格布置形式为葵花型布置形式。

下部弦支索杆体系为肋环型布置，设置二道环索，局部布置构造钢棒。

屋盖大部分节点为相贯焊节点，部分采用了铸钢节点.二、弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术方案选型和相关的重点、难点通常弦支穹顶屋盖钢结构施工采用吊装、升顶和常规脚手架散装等施工方法；由于本次弦支穹顶工程是在土建结构上安装，土建先行施工后，吊车无法进入吊装点，故吊装方案不可采用；因体育馆内土建看台及相关设施均施工完毕，升顶施工需搭设超高的制作平台，费用太高，故采取升顶方法也不可；因此，本次工程拟定采取脚手架空间散装的施工方案.弦支穹顶具备跨度大、高度高、焊接量大的空间圆形工程特点，采取脚手架空间散装的施工方案，须控制如下主要重点和难点：a.钢结构屋盖弦支穹顶焊接温度应力和变形的预控；b.钢结构屋盖弦支穹顶下弦环索张拉和拉杆张紧工艺；c.张拉过程中的变形监测与控制；d.超高脚手架的安装与拆除施工与安全防护措施。

弦支穹顶钢结构施工技术的浅述关键词：弦支穹顶结构、温度应力、变形监测一、概述因弦支穹顶屋盖钢结构具备自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点，目前在我国在体育设施、重大公益式建筑和标志性建筑的屋盖系统已经广泛使用。

本文拟针对弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术、主要施工程序进行探讨。

弦支穹顶屋盖钢结构一般由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。

本文介绍的深圳龙岗坪山体育中心的弦支弓顶结构体系钢结构为空间圆形钢结构屋盖，跨度72米，高度28.81米，上部单层网壳网格布置形式为葵花型布置形式。

弦支穹顶结构体系中拉索的应用弦支穹顶结构体系是一种广泛应用于大跨度建筑和桥梁的结构形式，其主要由弦、支和网构成。

在建筑中，弦支穹顶结构可以实现大跨度自由悬挑，并且可以通过合理的设计将建筑与周围环境融为一体，使人们产生强烈的生态、艺术和文化感受。

拉索作为弦支穹顶结构的重要组成部分之一，在此类结构中具有重要的应用价值。

本文将从拉索的定义、分类、设计原则、构造方法以及应用案例等方面，对在弦支穹顶结构体系中拉索的应用进行详细介绍。

1.拉索的定义和分类简单地说，拉索就是一根长而细的杆或线，它固定在结构的两端，其中一端吊起，另一端受力。

根据其材料的不同，可以将拉索分为金属拉索（如钢丝绳或钢索）和纤维拉索（如碳纤维或玻璃纤维）。

根据拉索的应用方向，可以将拉索分为张力拉索和压力拉索，其中张力拉索是结构中的主要应用形式。

2.拉索的设计原则在弦支穹顶结构体系中，拉索的设计原则可以概括为以下几点：（1）合理的材料选择拉索的材料选择直接关系到结构的安全性和经济性。

在选择材料时，需要考虑拉索所需的强度、刚度、耐久性、重量和价格等因素，并且需要注重材料之间的相容性和协调性。

（2）准确的预测受力状态拉索受力状态的准确预测是其设计的基础。

在设计过程中，需要考虑受力方向、受力大小、受力点位、受力时间等多种因素，并且需要进行严密的受力分析和计算，确保拉索的合理使用。

（3）严格的安装质量控制拉索的正确安装与调整对结构的安全性和稳定性具有非常重要的影响。

在安装拉索时，需要掌握正确的操作方法，严格按照设计要求进行安装，并且进行精确的拉力调整和位移控制，确保拉索的安全运行。

3.拉索的构造方法在弦支穹顶结构体系中，拉索的构造方法多种多样，包括以下几种：（1）游动式拉索游动式拉索是一种动态平衡系统，它可以自由地在结构内移动。

游动式拉索的基本构造形式是一根柔性的金属绳或纤维绳，其中一端连接于结构的固定位置，另一端在自由端上悬挂，可以根据结构的需求进行拉伸和压缩，以对抗弯曲和扭转。

引言近年来，随着经济的高速增长，各国体育文化、娱乐休闲等产业也随之蓬勃发展，世界各地对更大更宽阔的室内空间的需求日益增加，然而传统的屋盖结构体系难以满足现代建筑的功能需求及艺术要求[1]。

在上世纪九十年代，日本著名建筑学家川口卫教授通过对索穹顶结构进行优化，首次提出了“弦支穹顶”这一概念，随后弦支穹顶结构凭借其受力合理、造型美观、造价经济等优点迅速受到了业内人士们的广泛关注。

在之后的三十余年里，弦支穹顶结构不断发展革新，其跨度持续增大，造型也逐渐丰富起来，这也无形中增大了现场的施工难度，并且弦支穹顶结构又多用于体育馆、会展中心等人流量较大的建筑结构，其重要性不言而喻，对其施工技术措施进行探讨，有着重要的理论价值与实践意义。

1 弦支穹顶结构的特点及施工成型方法1.1 弦支穹顶结构的特点弦支穹顶结构是一种突破传统思维的新型杂交空间结构体系，其结构组成如图1所示，该结构巧妙地融合了单层网壳和索穹顶这2个结构的优点，是一种受力科学合理的高性能结构[2]。

相比于传统的索穹顶结构和单层网壳结构，弦支穹顶结构具备了自平衡性、可适应更大的跨度及施工便捷等优势，弦支穹顶上部的网壳结构可以为整体结构体系提供足够的刚度，其在建设过程中相比于索穹顶这一柔性结构来说施工可控性大大提高，也更为便捷。

同时，下部的索系结构可以为上层网壳结构提供体系内支撑，能弦支穹顶结构施工技术措施研究马睿阳新疆大学建筑工程学院 新疆 乌鲁木齐 830047摘 要：弦支穹顶是一种新型的预应力大跨度空间建筑结构，由于其受力合理、经济美观等优点，被广泛应用于体育馆、航站楼等大型公共建筑中。

随着弦支穹顶结构的大规模使用，其结构形式在不断改进，这就无形中增加了现场的施工难度，如何确保其顺利施工是目前研究的热点，与其相关的施工技术受到人们的关注。

鉴于此，本文以某建筑工程项目为背景，具体探讨弦支穹顶结构施工关键技术，针对弦支穹顶结构的施工张拉工序和杆件安装的变形控制问题展开分析，通过本文的研究为同类型结构的施工建设与研究提供些许参考和借鉴。

弦支穹顶钢结构BIM应用情况简介一、工程概况中国（xx）xx大楼工程主体结构由三部分组成，分别为办公楼、宴会厅和交易大厅组成。

其中办公楼为二十三层地混凝土结构地大楼，大楼主体高度为99.95m。

宴会厅为两层结构，结构形状为圆形结构。

结构直径为94m。

其中中间为一直径为58m地弦支穹顶结构。

交易大厅位于宴会厅旁边，交易大厅为两层结构。

屋盖为钢管桁架结构体系，一层顶楼面局部为钢结构楼层。

R=47mR=29m交易大楼工程各部分平面布置示意办公楼、宴会厅、交易大厅三部分布置实体示意图由于弦支穹顶结构在我省属首创，在国内也居于领先地位，为确保工程施工质量，施工之初，我公司即明确确定应用BIM虚拟建模指导施工。

施工中通过应用BIM设计效果地三维可视化功能，建立宴会厅、交易大厅屋面钢结构三维模型，进行模拟施工过程，将工程全貌通过3D形式展现给项目部管理人员，分析施工主要过程、发现施工过程主要控制点，制定相应预案，做到施工前期预控，确保现场实体施工能够顺利进行。

二、钢结构安装BIM应用情况介绍2.1 现场施工条件介绍根据现在阶段工程施工情况，屋盖钢结构进场施工时，现场预埋件已经施工完成。

且交易大厅周边混凝土结构及交易大厅周边混凝土结构已经施工完成。

现场地下室结构也已经施工完成。

现场土建结构如下图所示：钢结构进场时土建结构已完工示意图土建结构施工情况剖面示意宴会厅及交易大厅混凝土结构施工时（包括办公大楼），在现场布置了4台C5013塔吊作为垂直运输设备，钢结构施工时，部分构件地吊装将考虑采用现场布置地塔吊吊装。

2.2 宴会厅弦支穹顶钢结构安装方案2.2. 1、中心圆环钢梁地安装中心圆环钢梁分为内外两个环梁，外环梁直径16米、截面为H1200*650*25*30，重29T.内环梁直径为8米、截面为H700*350*22*25，重6.8T.环梁内地径向放射梁共15根，重20T。

考虑到圆环钢梁制作钢板下料分段要求和现场安装起重地难度。

索穹顶和弦支穹顶结构在我国的应用摘要：本文主要就索穹顶结构和弦支穹顶结构体系的特点以及近几年在我国的工程应用进行了总结。

关键字：预应力；空间钢结构；索穹顶；弦支穹顶；工程应用Abstract: In this paper, a cable domes structure chord and structural system of the dome characteristics will be introduced and the engineering application in our country in recent years also be summarized.Key Word: prestressed; space steel structure; cable domes; string a dome; engineering application1 引言随着我国大型场馆的大量建设，预应力钢结构技术得到了有力的推动和发展，然而相比于预应力网格和斜拉网格等结构形式，索穹顶结构和弦支穹顶结构近几年才在我国有了实际的工程应用，因此文本对索穹顶结构和弦支穹顶结构的特点及近几年在我国的工程实践进行了总结。

1 索穹顶结构索穹顶结构是由索穹顶结构主要由脊索、斜索、压杆和环索构成，是最近十几年发展起来的一种新型的空间结构形式。

这种结构体系具有受力合理、自重轻、跨度大和结构形式美观、新颖等特点，是一种结构效率极高的全张力体系[2]，有着广阔应用和发展前景的大跨度空间结构形式，然而索穹顶在应用当中又有一系列的难题，主要是由于在施工和工作状态下索穹顶具有很强的非线性(特别是施工过程中)，这对结构分析设计及施工提出了很高的要求。

国内目前在无锡新区科技交流中心和太原煤炭交易中心采用了索穹顶结构。

国内第1个刚性屋面的索穹顶是于2009年完工的无锡新区科技交流中心索穹顶[2]，见图1所示，该索穹顶平面为圆形，直径24 m，矢高2.109 m，采用铝板结合的刚性屋面和三环Geiger 型索杆系，其中脊索和环索均连续贯通。

42Industrial Construction Vol.40，No.8，2010工业建筑2010年第40卷第8期弦支穹顶结构的工程应用*陈志华刘红波牛犇（天津大学建筑工程学院，天津300072）摘要：弦支穹顶作为一种新型的预应力空间结构形式，凭借其高效的传力机制和优美的外形效果，已在国内外近20项实际工程中得以应用。

对现有工程的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分形式、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等工程进行总结。

在此基础上，对结构的预应力设计方法、节点设计、预应力张拉、模型试验等内容进行分析，提出一些可供工程参考的建议。

关键词：弦支穹顶；工程实例；预应力设计；节点设计；预应力张拉；模型试验APPLICATION OF SUSPEN-DOME STRUCTURES IN ENGINEERINGChen ZhihuaLiu HongboNiu Ben（School of Civil Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract ：Suspen-dome structures ，as new pre-stressing spatial structures ，have been applied in about twenty projects in the world due to its highly-efficient structural mechanism and beautiful appearance.In this paper ，some main information of suspen-dome projects were summarized such as span ，type of upper dome ，type of bottom tensegrity systems ，pre-stressing method ，upper joint of strut ，bottom joint of strut and so on.Based on which ，some analyses were carried out on the design method of pre-stressing ，joints design ，pre-stressing method and model tests ，and some suggestions that would be a reference for projects were put forward.Keywords ：suspen-dome ；actual project ；pre-stressing design ；joint design ；pre-stressing construction ；model test*国家自然基金资助项目（50008010）；国家自然基金资助项目（50778122）。

大跨度空间索穹顶结构的现状与发展趋势摘要：索穹顶结构随着不断的工程应用而不断的走向成熟，全文回顾了索穹顶结构的发展与组成特性以及分类，并且以目前中国大陆的三个索穹顶结构为例，展示了索穹顶结构的工程应用。

全文论述了大跨空间索穹顶结构在设计与施工中要解决的关键问题，最后对索穹顶结构的未来发展进行了展望。

关键词：索穹顶结构、工程应用、设计、施工1前言索穹顶结构自20世纪80年代开始风靡全球，是美国工程师盖格尔发展和推广富勒张拉整体结构思想后实现的一种大跨空间结构，并在汉城奥运会的体操馆和击剑馆得以首次应用，随后在伊利诺斯州立大学的红鸟体育场、佛罗里达州的太阳海岸穹顶、亚特兰大奥运会的主体育馆的佐治亚穹顶和中国台湾桃园体育场的成功应用使索穹顶结构迅速发展，在结构设计和施工方法上都取得了极大进步。

索穹顶结构采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受力杆件，巧妙的张拉成穹顶结构。

该结构由径向拉索、环索、压杆、内拉环和外拉环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他结构。

索穹顶结构的特点十分突出，主要表现在以下方面[1][2]：全张力状态，让压力成为海洋中的孤岛，由始终处于张力状态的索段构成穹顶；与形状有关，索穹顶的工作机理和能力依赖于自身的形状；预应力提供刚度，结构几乎不存在自然刚度，结构的形状、刚度与预应力分布和预应力值密切相关；自支撑体系，索穹顶可以分解为三个功能迥异的部分，包含索系、桅杆及箍索，索系支承于桅杆之上，索系和桅杆互锁；自平衡，在载荷态，桅杆下端的环索和支承结构中的钢筋混凝土环梁或环形立体钢网架均是自平衡构件；与施工方法和过程有关，索穹顶的成形过程就是施工过程；非保守结构，结构在加载后，结构产生变形，结构刚度发生变化，当卸载后，结构无法恢复到原来的形状和位置，刚度也无法回到初始状态；造型优美；造价低；施工速度快，结构所用的钢索、压杆、节点锚具及外压环梁均可在工厂中生产成形，可以节约施工场地并能加快工程进度。

弦支穹顶结构体系的应用
段朝静
【期刊名称】《建筑技术开发》
【年(卷),期】2009(036)005
【摘要】弦支穹顶结构体系是在单层网壳和索穹顶的基础上发展起来的一种新型复合空间结构,能够发挥单层球面网壳与索穹顶结构两者的优点,弥补两者的不足.目前已有的研究局限于设计理论,少量的工程实践也是试验性的小跨径工程.因此,对大跨度弦支穹顶结构体系及其工程施工技术进行一体化研究具有重要的现实意义.概述了弦支穹顶结构体系产生的背景、定义、特点及工作机理,归纳了预应力索撑体系设置原则.简要介绍了国内外首个大型双层椭圆弦支穹顶--武汉体育中心二期工程体育馆的设计和施工工艺,该工程采用的非常规的安装方法和首次在大跨度弦支穹顶结构体系中通过撑杆调节法来施加预应力,并取得成功,为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考.
【总页数】6页(P6-10,12)
【作者】段朝静
【作者单位】同济大学土木工程学院建工系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU33
【相关文献】
1.球面巨型网格弦支穹顶结构体系概述 [J], 尹淦生
2.弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术 [J], 黄明鑫;钱卫军;陈焕军;黄开龙
3.弦支穹顶结构体系的研究进展 [J], 赵洪金;董宁娟
4.弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术 [J], 吕刚
5.弦支穹顶结构体系的分类及结构特性分析 [J], 陈志华;秦亚丽;史杰
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案例一：美国亚特兰大体育馆（佐治亚穹顶）索穹顶结构索穹顶结构是 20 世纪 80 年代美国工程师盖格（Geiger ）发展和推广富勒（Fuller ）拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构，是一种结构效率极高的力集成体系或全力体系。

它采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受压杆件，通过施加预应力，巧妙地拉成穹顶结构。

该结构由径向拉索、环索、压杆、拉环和外压环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。

整个结构除少数几根压杆外都处于力状态，可充分发挥钢索的强度，这种结构重量极轻，安装方便，经济合理，具有新颖的造型，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。

1992 年，美国工程师维（ M.P.Levy ）和 T.F.Jing 对盖格设计的索穹顶结构中索网平面刚度不足和易失稳的特点进行了改进，将辐射状脊索改为联方型，消除了结构部存在的机构，并取消起稳定作用的谷索，成功设计了佐治亚穹顶（Georgia Dome）（1992 年建成，椭圆形平面， 240.79m*192.02m），成为 1996 年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖，用钢量不到 30kg/m2。

佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带，1992 年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。

该馆因成为1996 年奥运会主体育场馆，是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。

佐治亚穹顶，是目前世界上最大的索穹顶结构，双曲抛物面型拉整体索穹顶结构，由美国工程师列维等设计，是 1996 年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构，其长轴为 240 米，短轴为 193 米，为钻石形状，曾被评为全美最佳设计。

整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。

佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架，其底部弦杆由环形索代替。

这个屋顶为 240m*193m的椭圆形，是同类索膜结构中世界上最大的。

它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。

屋面呈钻石状，看上去象水晶一般。

整个屋顶由 7.9m 宽、 1.5m 厚的混凝土受压环固定，共 52 根支柱支撑着 700m周长的混凝土受压环，钢焊接件被预埋进受压环，以提供26 个屋顶连接点。

现代大跨度空间钢结构施工技术分析作者：白金玉来源：《城市建设理论研究》2013年第08期【摘要】: 科学技术特别是工程技术的不断发展，推动了大跨度钢结构工程的施工的不断完善。

本文对大跨度空间钢结构进行了简单的介绍并结合相关工程实例进行分析。

【关键词】: 大跨度; 钢结构; 桁架拱; 分段吊装中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：由于钢材具有硬度高、重量轻、可塑性强以及铸造简单等优势，所以钢结构被广泛应用于日常生活之中，尤其是最近几年钢材市场发展繁荣，产量与质量同步提升，由此出现了大批利用钢结构建造的大跨度结构，比如全国各省会城市的大型体育场、会展场馆以及机场候机厅等。

因为大跨度钢铁结构的构造比较特殊，较之传统的钢铁构造，它的设计与施工工序更加严格和复杂。

在进行大跨度的钢铁结构建造之时，不仅要合理安排建造次序，还要注意施工负荷下的钢铁构架的承受力，同时还应注意构架在失稳情况下造成的损坏或倾倒问题。

1 大跨度空间钢结构的特点大跨度空间钢结构是衡量一个国家的土木工程施工技术的重要标尺，目前西方国家、美国、日本等国家大量采用钢结构进行大跨度空间建筑的建设，结构形式日趋多样化，通过对大跨度空间钢结构的设计和施工进行分析可知,其主要具有以下几方面的特征：1.1结构形式日益多样化和复杂化。

如今，大跨度钢铁构架不再受限于传统单一的构架模式，新构架模式与各类组合方式不断出现。

例如：泡沫原理所产生的多面体构造被“水立方”巧妙借鉴，复杂多变的桁架构造被“鸟巢”所应用，张弦桁架构架则被广州国际展览中心所运用，而国家奥运会羽毛球场馆则实现了全球最大跨度的弦支穹顶构造的建设。

1.2大跨度构造的钢材厚且等级要求高。

由于人们对现代建筑的功能要求越来越多，所以现代钢铁构造的跨度在不断扩大，跨度超过100米的构造更是随处可见，例如：跨度177米的国家游泳中心、跨度达296米的“鸟巢”以及跨度126米的广州国际会展中心，等等。

论文范文：穹顶结构模块在核电工程施工中的分析与应用第1章绪论1.1 研究背景改革开放30 年来，我国对能源需求的迅速增长，导致了紧张的能源供需关系，严重的阻碍了我国社会经济的快速发展。

近年来，煤、石油和天然气等储量有限的不可再生资源耗损严重，要想彻底解决这一难题发展核电是唯一的出路。

我国现阶段对于能源的需求量保持较高的增长，因此必须合理优化目前的能源消耗结构，这便迫使我国必须要发展水能、风能、光能、核能等新能源以替代煤炭类能源，核电有着其余能源所不能及的优势，比如说水有枯水期，风有季节性，而核能则是最具清洁高效性的能源，其污染少、温室气体排放量近乎于零，燃料需求量少的同时换料周期也长。

可以说，在支撑我国国民经济快速增长及减少污染气体排放的状况下，发展核电是最具有竞争力的选择。

中国核电事业历经了近30 年的成长与发展，由20 世纪80 年代开始，头一个10年里，以中国核工业总公司为主建成了3台核电机组；第二个10年里，成立了中国广东核电集团，以两家核电企业为主建成了8台核电机组。

已建成的机组技术路线种类较多。

2005 年至今，经国家发改委批准成立了国家核电技术公司，允许再次建造8台核电机组，中国电力投资集团也加入到了核电控股建设的行列之中，并且确定好了今后核电发展的主要技术线路为第三代核电技术。

不能说中国核电前20 年的成长方式对于中国核电事业的发展没有影响，只是今后中国核电的成长步伐将在很大程度上取决于其发展模式。

第二代改良型压水堆核电站的建造随着新的成熟技术的逐步引进，中国核电的安全性也在更深层次上得以提高。

长久以来我国核电路线的不统一，使之无法批量化生产。

我国第二代核电站建造技术虽说已经较为成熟，但在其经济性和安全性上都不如第三代核技术。

而今，寰球都处于第三代核电技术支撑下的核电苏醒时期，AP1000核电技术被称之为当前全世界核电中最为安全也是最为先进的核电建造技术。

第三代核电技术的设计使用寿命为60年，而第二代核电技术的设计使用寿命唯有40年。

【钢结构·技术】穹顶发展历史及经典案例赏析本⽂转载⾃公众号⾮解构作者：我⾃朝来我随暮去穹顶，常被代指为宽阔厅堂上空所修筑的半球形或多边的曲⾯形状的顶盖。

在历史上，第⼀座著名的穹顶结构即是古罗马的万神庙，当时的古罗马⼈应⽤混凝⼟拱券技术构造出了直径四⼗余⽶的穹顶，突破了当时的建筑概念，使穹顶技术开始替换原来的平屋顶，成为西⽅教堂、宫殿建筑的主⾓。

但由于当时的技术⽔平问题，万神庙的穹顶很是沉重，要通过整体连续的承重墙来负荷，可以说还是不成熟的雏形的穹顶技术。

直到6世纪中叶的圣索菲亚⼤教堂的中央穹顶运⽤帆拱的新技术，才让穹顶建筑开始摆脱承重墙，开始形成延展复合的空间，实线了实际作⽤和宗教美感的统⼀。

在此之后，古代砖⽯穹顶技术在奥斯曼帝国时期达到⿍盛，但限于材料的局限性，穹顶规模也陷⼊了瓶颈，可以说要建造更⾼更⼤的穹顶不再是砖⽯材料所能满⾜的了。

万神庙外观结构图到了现代，随着科学技术的不断发展和⼈民物质要求的不断提⾼，在计算机技术的辅助之下，越来越多复杂结构的设计分析也成为了现实，穹顶技术的更新也是⽇新⽉异。

从⼆⼗世纪五⼗年代开始，薄膜穹顶开始在⼯程中得到应⽤，并引起了⼴泛的关注。

七⼗年代，尤其是⼋⼗年代以来，在美国、⽇本和欧洲国家得到了⼤量的应⽤。

薄膜穹顶主要有三种形式：（1）⾻架式薄膜穹顶；（2）充⽓式薄膜穹顶;；（3）张拉薄膜式穹顶。

由于充⽓式薄膜穹顶存在⼀些缺陷（如为防⽌因空⽓压⼒不⾜⽽损坏结构，时刻需要有充⽓设备来根据室内压⼒及外荷载的变化不断补充空⽓，维持所需的压⼒；存在⼈感觉上舒适感的问题；恶劣天⽓维护⽐较困难等），所以逐渐被淘汰，⽽只⽤于⼀些⽐较特殊的建筑中。

⾃80年代以来，⼜发展起来⼀种新的穹顶形式：张拉式穹顶。

其⽐较有代表性的⼀种形式是索穹顶结构。

美国⼯程师Geiger对这种结构进⾏了改进，使其由连续的拉索和不连续的受压⽴柱构成。

他发现这类结构随着跨度的增加，重量并不明显增加，是⼀种效率极⾼的张⼒体系，合乎⾃然界的连续拉和间断压之客观规律。