摘要：（五洲工程设计研究院 丁大益 刘威）
（五洲工程设计研究院 丁大益 刘威）
[提要] 随着我国建筑材料工业的不断进步，使得许多新型的建筑结构形式得以实现，其中预应力钢结构的发展尤其迅速。本文结合四川省博物馆采光天棚的工程实例，分析了张拉筒壳结构在不同结构状态的受力机理，对索的初始预拉力值确定、结构的内力和变形计算、杆件及节点设计等关键问题进行了较为深入地分析，得出了一些有益的结论。
[关键词] 张拉筒壳 索 结构状态 预拉力
Cable Stayed Tube Shell Design for Sunshade of SiChuan Museum / Ding Dayi
(Wuzhou Engineering Design and Research Institute, Beijing 100053, China)
Abstract: As the development of building materials industry, some new type structures have
come true. Especially prestressed steel structures, who have made a rapid progress in recent
years. The work mechanism of cable stayed tube shell in different structure status was
presented with the Sunshade case of SiChuan Museum. Analysis was carried out on the
key issues, such as cable prestress value, force and deformation calculation, member and joint
design and so on. Finally some useful conclusions were brought forward.
Keywords: cable stayed tube shell; cable; structure status; prestress
在钢结构承重体系中，引入人为应力以抵消荷载应力，调整内力峰值，增强结构刚度及稳定性，改善结构其他属性以及利用预应力技术创建新体系的，都可称为预应力钢结构[1，2]。预应力钢结构灵活地选择受压构件形式和施加预应力的方式，从而发展出许多新的结构形式，张拉筒壳结构就是其中一种。张拉筒壳结构类似于张弦梁（桁架）结构，作为一种自平衡体系，它发挥了钢索抗拉强度高和筒壳抗压（拉）性能良好的特点，结构受力合理，能够实现较大的跨度。本文拟结合四川省博物馆采光天棚的设计，首先分析张拉筒壳结构在不同结构状态的受力机理，而后对缆索初始预拉力值的确定、结构的内力和变形计算、杆件及节点设计等关键问题进行较为深入地分析，得到一些可供相关结构设计参考的结论。
1. 张拉筒壳结构原理
张拉筒壳结构与张弦梁结构的不同之处在于，张拉筒壳是用对称的斜撑杆（或垂直杆）连接上部抗弯受压构件（筒壳）和下部受拉构件（索）而形成的自平衡结构。构成上部筒壳的拱形梁可近似看作多跨连续梁，对称斜撑杆（垂直撑杆）作为此连续梁的支点。预应力索可定义为三种状态：1) 初始状态，索施加预应力前的索段施工放样状态，即结构成形的起始状态；2)成形状态，结构在自重和预应力作用下的平衡状态，为结构承载变形的起始状态；3)荷载状态，即结构在承载后的平衡状态。上部的筒壳一侧边固定，另一侧边允许水平滑移来建立预应力，从而达到结构的“成形状态”。在“初始状态”的上部筒壳杆件主要受弯曲应力，成形后在“荷载状态”则视索预应力值和基本风压值的大小，上部筒壳杆件承受压力或拉力，缆索受拉。
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