2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构模型静力试验研究

第 28卷第 6期 建 � 筑 � 结 � 构 � 学 � 报 Vo l�28, No� 6 2007年 12月 Journal o f Building Structures Dec�2007 文章编号: 1000-6869( 2007) 06-0058-10 2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构 模型静力试验研究 张爱林, 刘学春, 王冬梅, 魏文豪, 黄冬明, 武丽英, 李照广 (北京工业大学, 北京 100022) 摘要: 制作了 2008奥运会羽毛球馆 1�10缩尺模型, 采用 ANSYS数值模拟加载和模型试验加载两种方法,研究了模型在 成型前单层网壳态自重作用下、施工张拉过程中、成型后设计荷载作用下和三倍荷载作用下,并直至加载破坏等各阶段 的力学性能。将 ANSYS数值模拟加载和模型试验加载结果进行了对比分析,获得了模型的构件内力、节点位移、支座水 平位移的变化规律, 得到了代整体稳定性能的极限承载力的理论值和试验数据。研究了活荷载不对称分布对结构整 体稳定性的影响, 得到了模型整体失稳的破坏形态。研究表明, 结构在低荷载下,理论值与试验值吻合较好,但在超载状 态下两者偏差显著增大。主要因为在高应力状态下,弦支穹顶结构初始缺陷对结构性能影响开始显著,而数值模拟很难 囊括各类初始缺陷的影响, 导致试验所得整体稳定性低于数值模拟结果。另外, 弦支穹顶整体稳定性对活荷载的不对称 分布敏感, ANSYS得到的具有初始几何缺陷非线性稳定系数比实际结构高 40% ,设计和施工中应充分考虑,最终的整体 稳定破坏形态为由局部屈曲扩展到整个结构的失稳形态。 关键词: 弦支穹顶; 整体稳定; 初始缺陷; 试验研究; 数值模拟 中图分类号: TU393� 3� TU394� TU317� 7� � 文献标识码: A 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 50678012);北京市科委科技奥运专项资助项目 ( Z0005191040111); 北京市拔尖创新人才工 程资助项目 ( 05004311200601);北京市 2008工程指挥部奥运工程资助项目。 作者简介: 张爱林 ( 1961� � ), 男,山东莱西人, 工学博士,教授, 北京工业大学副校长。 收稿日期: 2007年 7月 Static experim enta l study on themode l of the suspend-dom e o f the badm inton gymnas ium for 2008 O lymp ic Gam es ZHANG A ilin, LIU Xuechun, WANG Dongme,i WE IW enhao, HUANG Dongm ing, WU Liy ing, LI Zhaoguang ( Be ijing Un iversity o fT echnology, Be ijing 100022, Ch ina) Abstract: The experimen tal study and numerica l simulation by ANSYS are conducted to the 1�10 reduced scale suspend-domemode l o f the badm in ton gymnasium for 2008 O lympic Games. Themechanical performances of themode l are stud ied under sel-fw e ight load at the state o f single- layer dome before cable is tensioned, at the stage o f construction, under design load and even 3 t imes� load, and that during loaded until it breaks down. By comparing the value drawn from ANSYS and experimen,t the theoretic and experim enta l data o f the members� ax ial force, the joints�displacemen,t the horizontal d isp lacem ents of the top po ints o f the co lumns and the u lt imate load are ava ilable. The influence o f unsymme trical layout o f the live load on the in tegra l stability is stud ied, thus gets the form of u lt imate destroy. The study indica tes that the theoretical va lue and the experim enta l value matches w ell under the low er load, but the difference o f them become large under larger load and the experimental integra l stab ility is low er than the theoret ica l value. The analysis show s that the in itia l defect affects the performance large ly under large load and the numerical simulat ion can hardly invo lve all the initial defects. The stab ility of the suspend-dome is sensit ive to the layout o f the live load, and the stability factor compu ted by ANSYS is larger than that o f the experim ent by 40% , wh ich should be considered in design and construction. The ultimate breakdown form is due to the expansion of losing stability from the loca l buckling to the w ho le structure. 58 Keywords: suspend-dome; integral stability; initial defec;t exper imenta l study; num erical simulat ion 0� 引言 弦支穹顶结构是将张拉整体、索穹顶等柔性结构 和单层球面网壳相结合而形成的一种新型的空间结构 体系 [ 1-2]。弦支穹顶结合了索穹顶和单层网壳的优点, 索和撑杆在弦支穹顶上部网壳中产生与荷载作用反向 的变形和内力,减小上部结构的荷载效应和对支座的 水平推力,而索的预应力水平远低于索穹顶结构,既优 化了内力又简化了施工。国内外学者在理论方面做了 较多的研究,揭示了弦支穹顶结构的一些受力特点,取 得了一些理论成果并建成了 H ikar igaoka穹顶、Furea i Dome穹顶、天津保税区商务中心大堂屋盖 [ 1-3]。但是, 这些穹顶的跨度都很小,体系构造有待改进,而且对此 类结构的试验研究还不多见, 尤其是对整体稳定破坏 的试验研究更少 [ 4-8 ]。 本文依据 2008奥运会羽毛球馆工程钢结构设计 ,制作了 1�10缩尺模型,对模型的张拉过程、正常 使用的服役期、非正常荷载的超载阶段、极限承载力和 破坏形态进行试验研究,得到了一些重要结论,对验证 ,指导实际工程的施工和今后同类工程的设 计与施工具有重要意义。 1� 模型的制作和试验方法 1�1� 模型试验目的 由于 2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构是 目前世界范围内跨度最大的弦支穹顶结构,设计、施工 目前都无经验可依, 在结构设计完成后、施工安装前, 必须进行几个方面的模型试验验证: 一是对新型结构 理论优化设计方案和结构分析计算结果进行模型试验 验证, 确保结构的安全性、稳定性和适用性,即可靠性; 二是对新型弦支穹顶结构的环向索预应力张拉顺序、 张拉次数、张拉力幅度的合理性进行模型试验验证;三 是对整个施工方案进行试验模拟, 确定结构在整个施 工过程中结构的整体稳定、极限承载力,验证最佳施工 方案。 1�2� 模型试验内容 对结构的设计计算结果进行试验验证,在设计荷 载下对理论分析结果与试验结果进行对比,以验证设 计的正确性,对整个结构在自重、设计荷载、3�2倍设 计荷载下结构的受力状态进行了试验研究,并对屋面 活荷载为 1 /4、1 /2、3 /4跨布置和全跨布置 4种分布形 式对构件受力、预应力索的拉力、整体稳定性和极限承 载力的影响进行了试验研究,并与理论分析进行对比, 验证了设计的可靠性。 对结构的施工方案进行优化, 对初步确定的几个 施工方案进行了理论分析和试验模拟, 研究了整个结 构在施工张拉的各个阶段构件的受力性能、索的拉力、 结构整体稳定性。并对施工过程中可能出现的各种不 利因素的影响进行了试验研究, 如索撑节点的摩擦力 损失、撑杆加工长度的误差、索张拉顺序引起的序次损 失、施工中索力加载点不同步引起的内力分布的不均 匀性,通过理论分析及试验模拟综合考虑各种因素的 影响,最终确定由外向内逐次张拉的施工张拉方案。 1�3� 模型设计与制作 按照等应力原则,制作了 1�10缩尺模型。试验模 型与实际结构相比,构件的应力、整体稳定性和极限承 载力系数相同,节点位移比值为 1�10, 索的拉力比值 为 1�100。 由于按相同比例缩尺后部分节点无法实现, 在尊 重原受力机理的原则下, 对模型进行了适当的调整。 焊接空心球的直径适当放大,避免过多杆件相贯,保证 焊接质量;混凝土柱替换为等侧向刚度的钢管柱,柱底 直接焊接于刚度很大的 H型钢梁上,简化加工又保证 了柱脚节点的刚接性能;受供应的限制,部分网壳 杆件按等面积原则代换,缆索则按等抗拉刚度原则替 换为钢丝绳。考虑电弧焊容易焊伤薄壁钢管, 全部焊 接均采用氩弧焊接。 1�4� 外荷载 由于长度缩小 10倍, 构件的面积缩小 100倍, 而 结构自重缩小 1000倍。为真实反映原结构在各阶段 的受力情况,对模型进行了 9倍自重的补偿。为了研 究结构在施工、正常使用和超载阶段的性能,对试验模 型施加自重补偿值、荷载设计值、3倍外荷载三种外荷 载步。由于实际结构的外荷载由屋面檩条传到节点 处,试验中在网壳各个节点处设置了钢板托盘,采用袋 装沙子放置于托盘之上,各个加载步的数值见于表 1。 59 图 1� 结构模型制作 F ig� 1� Construction of the model 表 1� 节点外荷载 Tab le 1� Load o f the jo in t 节点 编号 节点 数目 自重 N 外荷载值 N 3倍外荷载 /N 外荷载设计值 N 永久荷载活荷载永久荷载活荷载永久荷载 活荷载 H 2 56 100�0 134�0 80�0 428�9 272�0 160�8 112�0 H 3 56 71�9 150�3 89�7 480�9 305�0 180�3 125�6 H 4 28 28 124�3 62�7 139�0 83�0 444�8 282�1 166�8 116�2 H 5 56 60�0 126�5 75�5 404�7 256�7 151�8 105�7 H 6 28 28 76�0 62�1 113�3 67�7 362�7 230�1 136�0 94�7 H 7 28 106�3 202�9 121�1 649�2 411�8 243�4 169�6 H 8 14 14 110�6 106�5 178�4 106�5 571�0 362�2 214�1 149�2 H 9 28 65�9 152�2 90�9 487�0 308�9 182�6 127�2 H 10 14 14 72�7 65�6 127�1 75�9 406�7 258�0 152�5 106�2 H 11 14 87�2 204�2 121�9 653�3 414�4 245�0 170�6 H 12 14 81�9 152�8 91�2 489�0 310�2 183�4 127�7 H 13 14 57�0 102�0 60�9 326�6 207�1 122�5 85�3 H 14 7 54�1 50�7 30�3 162�4 103�0 60�9 42�4 H 15 1 64�0 179�1 106�9 573�0 363�5 214�9 149�7 注: H2~ H 15是按照从外圈到网壳中心网壳上的节点。 1�5� 张拉方法 由于本试验的模型只有 HS-1、HS-2、HS-3、HS-4、 HS-5共 5道环向索, 为施工方便, 采用了环向索的张 拉工艺,每道索分别设有 4、4、4、4、2个张拉点, 张拉装 置为花篮螺栓,通过旋拧花篮螺栓使环向索缩短的办 法施加索力,为了准确测得施加的索力,在紧靠花篮螺 栓处将索截断,串联了拉力传感器,直接读取索力, 以 控制张拉阶段施加索力的大小, 其布置和实物如图 2 所示。 ( a) 环向索张拉点布置图 ( b ) 索力张拉和测量方法图 图 2� 环向索张拉点和测力点布置图 F ig� 2� Layout o f the tens ion po int and them easure po int 1�6� 测点布置 2008奥运会羽毛球馆基本为轴对称结构,而其弦 支穹顶部分为圆形中心对称结构, 为了研究结构活荷 载非对称布置下的性能,并力求捕捉到破坏临界点的 位置,对结构进行了构件轴力, 撑杆压力、环索拉力、网 壳节点竖向位移、支座节点水平位移的测量,上层网壳 构件内力和节点位移测点采用了米字型布置。测点布 置图见图 3,为方便试验将环向杆件标记为 H i-j, 径向 杆件标记为 R i-j, 其中 i为测点的轴线编号, j为测点由 外向内所处的环数。支座水平位移采用等间隔周圈布 置,测量沿半径方向的位移。 1�7� 索撑节点摩擦力处理 由于环向索索力要传到下一个索段必须跨越索撑 60 ( a) 竖向位移测点布置 ( b ) 支座水平位移测点布置 ( c) 环向杆件轴力测点布置 ( d ) 径向杆件轴力测点布置 ( e)位移测量图 图 3� 测点布置图 F ig�3� Layout o f them easure po ints 节点,环索在穿越索撑节点时发生了转折,这样使索撑 节点的摩擦力必然存在。试验中为减小索撑节点的摩 擦力,将环索用两层 0�5mm厚聚四氟乙烯包裹起来, 并在两层聚四氟乙烯间涂抹适量润滑油。这样可以使 索撑节点的摩擦力得以有效降低。本试验采用了 A- 2、A-4张拉点主动加载, A-1、A-3张拉点被动传力的方 法,对 HS-1进行了摩擦力试验, 对有聚四氟乙烯和无 聚四氟乙烯两种情况的摩擦力进行了对比,试验结果 如表 2、3所示。 由表 2、3可见,随着环向索力的增大, 摩擦损失有 增大的趋势。表 2中的摩擦损失远远大于表 3中的摩 擦损失,可见聚四氟乙烯对降低索撑节点的摩擦损失 非常有效。表 3中第 7步, 为采用橡皮锤对索撑节点 及环向索进行轻微敲击的结果, 可见敲击可以有效减 小摩擦损失,促进索力的传递。本试验张拉中,在索撑 节点布置了双层聚四氟乙烯并在张拉过程中用橡胶锤 61 敲打索和索撑节点,索力传递效果很显著。综合考虑, 摩擦损失取各个荷载步的平均值 1�89%, 考虑到张拉 点和被动受力点跨越 7个索撑节点, 所以每个索撑节 点的摩擦损失为 0�27%。推导得到摩擦系数为 0�012。 表 2� 索撑节点摩擦力试验 (无聚四氟乙烯 ) Tab le 2� F riction test of the cab le-stru t jo in ts ( no te flon) 加载步 摩擦力 /N A-1 A-2 A-3 A-4 摩擦损失 1 1869 2522 1824 2278 13�03% 2 5088 7093 5163 6964 15�66% 3 7304 9492 7458 9795 13�29% 4 10696 15252 11147 14838 15�88% 5 12826 19495 13400 16612 15�85% 平均值 14�74% 表 3� 索撑节点摩擦力试验 (有聚四氟乙烯 ) Tab le 3� Friction test o f the cab le-strut jo ints ( te flon) 加载步 摩擦力 /N A-1 A-2 A-3 A-4 摩擦损失 1 4098 4144 4281 4295 0�36% 2 7775 8057 8032 8233 1�50% 3 11612 11460 11905 12495 0�92% 4 14695 15642 15640 15749 1�71% 5 19734 20808 20060 21607 3�19% 6 22816 24846 23174 24812 3�83% 7 21455 22858 21392 21476 1�71% 平均值 1�89% 表 4� 材料的弹性模量和屈服极限 Tab le 4� Young�smodu lus and the buck ling lmi it o f the ma te ria l 25� 1 25 � 1�5 15� 1�5 18� 1 弹性模 量 /M pa 屈曲极 限 /M pa 弹性模 量 /M pa 屈曲极 限 /Mp a 弹性模 量 /Mpa 屈曲极 限 /Mpa 弹性模 量 /M pa 屈曲极 限 /M pa 试验构件 1 1�9533 358 1�9806 372 2�062 314 1�636 280 试验构件 2 1�8047 344 1�9804 378 1�829 313 1�524 277 试验构件 3 1�8635 358 2�009 372 1�953 310 1�785 277 平均值 1�87 353 1�99 374 1�95 312 1�65 278 1�8� 材料试验 为了准确计算结构的内力和位移, 选取了与制作 模型材料相同的 3种规格的无缝钢管, 每种规格选取 3个构件进行力的单向张拉试验求取弹性模量和屈服 极限。从表 4可见材料性质具有一定的离散性, 所以 分别采用其平均值建立计算模型, 以便与试验结果对 比分析。 1�9� 静力试验步骤 模型的初始状态为自重状态作用, 环向索处于松 弛状态;第 1步施加重力补偿荷载; 第 2步对环向索 HS-1施加预应力;第 3步对环向索 HS-2施加预应力; 第 4步对环向索 HS-3施加预应力; 第 5步对环向索 HS-4施加预应力;第 6步对环向索 HS-5施加预应力; 第 7步在网壳节点上施加设计荷载 (即 1�2永久荷载 标准值 + 1�4屋面活荷载标准值 ); 第 8步在网壳节点 上补充施加 2倍设计荷载标准值 (即 2永久荷载标准 值 + 2屋面活荷载标准值 ) ;第 9步卸载网壳上 1-8-15 轴线间 1 /4跨度范围内的活荷载;第 10步卸载网壳上 15-22-29轴线间 1 /4跨度范围内的活荷载; 第 11步卸 载网壳上 29-36-43轴线间 1 /4跨度范围内的活荷载。 各个试验步骤环向索力的张拉控制值如图 4所示。环 索张拉阶段,索从外向内逐根索逐步张拉,由于索的初 始长度很难确定,所以以索的伸长量作为控制参数具 有一定难度,本试验索力作为施工的唯一控制值。 图 4� 环向索张拉索力控制值 F ig� 4� Tension ing contro l value o f the hoop cable 2� 试验结果与分析 进行模型试验的同时,采用 ANSYS软件对模 型试验的全过程进行了理论计算, 以对比分析试 验结果。有限元模型完全依据缩尺模型建立, 所 输入的材料参数、索撑节点的摩擦系数值均来自 实测。在 ANSYS中利用接触单元引入摩擦系数, 通过对张拉索段局部降温施加索力,调整温度控 制索的初应变。按照 1�9节设定的张拉过程, 对 各个张拉点施加相应的降温值, 通过有限元计算 得到索力,将此索力作为试验索力的控制值施加 62 给试验模型。这样模型计算和试验模型张拉依照步骤 同步进行,记录各个步骤的理论值和试验值,并将其进 行对比分析。 2�1� 索力变化 按照 1�9节设定的张拉过程, 并按照图 4所示环 向索力张拉控制值逐步施加索力, 各试验步骤实测索 力如图 5所示,对比图 4和图 5可见, 在施工阶段索力 为主动力,理论值与试验值符合较好,后一道索对前一 道索有一定的影响, 但是对更前的一道索影响甚微。 但是,在设计荷载和 3倍荷载作用下,试验索力值稍大 于理论计算的索力值 (最大相差分别为 6�68% 和 3�68% )。在活荷载的不同分布下, 由于索撑节点摩 擦力的存在,索力不能如理论计算那样自我调整,各个 张拉点索力出现不均匀现象,这一点可见于图 5b。 ( a) 施工阶段 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ( b)使用及超载阶段 图 5� 环向索索力实测值变化曲线 F ig� 5� Curves of the tension var ia tion o f the hoop cab le 2�2� 竖向位移 弦支穹顶网壳节点竖向位移变化曲线如图 6所 示,可以看出:随着环向索的一道道张拉,节点明显出 现了向上的位移,说明索力将结构托起来了,在施加外 荷载后起拱值被压回,随着荷载的加大竖向向下的位 移增大。在卸载 1-8-15轴线间的活荷载后, 1-8-15轴 线间节点的竖向位移出现较大回升, 而远离卸载区域 的节点竖向位移变化不大,甚至位移向下稍有增大,说 明在此时结构足以抵抗活荷载不利分布。在卸载 15- 22-29轴线间的活荷载后,临近卸载区域的节点竖向 位移回升, 而由图 9可见, 50轴线中部位移在整个卸 载过程中不断增大, 为最终结构在此位置首先破坏的 征兆。在卸载 29-36-43轴线间活荷载后,如图 6、10所 示,除 50轴线节点竖向位移不断增大外,其他各个节 点位移都不同程度的回升,从位移分布看,此时结构发 生了翘曲,整个结构正逼近破坏的临界点。 2�3� 支座水平位移 图 7为弦支穹顶支座处柱子顶点水平径向位移。 由图 7可见,在结构的整个受力过程中支座水平位移 很小。可见,弦支穹顶结构可以形成力封闭体系,大大 减小了对周边结构的作用力。在索的张拉阶段, 柱顶 水平位移为负,与外荷载的作用正好相反。如果索力 控制得当,两者可以互相抵消。另外,在施工中如能够 放松支座的径向约束,可以完全消除支座推力。 2�4� 构件内力 图 8、9分别为模型网壳上环向杆件和径向杆件轴 力随试验步骤的变化曲线。由图 8和 9可见, 构件轴 力的理论值和试验值,在外荷载低于设计荷载水平时, 吻合较好,但是结构严重超载时,理论值和试验值的偏 差开始加大, 对于 1、50、43轴线上的构件, 偏差更大, 这与最终初始破坏点在 50轴线的中部是相印证的。 从图 8、9可见,高应力下,构件内力的理论值小于试验 值,说明在低应力下构件的初始缺陷对结构的不利影 响不显著;在高应力下才显著。另外,径向杆件的吻合 程度明显好于环向杆件。说明初始缺陷对环向杆件的 影响大于径向杆件。 3� 整体失稳和破坏形态 为了研究结构的整体稳定性、极限状态和破坏机 63 图 6� 节点竖向位移变化曲线 F ig�6� Curve of the vertical displacem ent var iation o f the jo ints 图 7� 柱子顶端节点水平位移 F ig� 7� H or izonta l d isplacem ent o f the jo int on the top of the co lum n 理,对模型施加 3�2倍永久荷载标准值和 3�4倍活荷 载标准值,并在活荷载施加完毕后,逐次卸除 1 /4跨度 的活荷载。即逐次卸除 1-8-15、15-22-29、29-36-43轴 线间的活荷载。在卸除 29-36-43轴线间活荷载后, 待 结构安静后,进行了数据采集,而正准备卸除最后 43- 50-1轴线间的活荷载时, 结构发生了整体失稳。经过 分析, 失稳首先发生在 43-50轴线间的局部杆件,并迅 速扩展到了整个结构, 最终大于 1 /2跨度的结构发生 了明显的塌陷,其破坏形态如图 12所示。此破坏荷载 和破坏形态是理论计算没有预见到的。 观察发现, 43-50轴线间处于弦支穹顶腰部第 7-8 环部分杆件发生了严重的弯曲屈曲破坏, 而 43-50第 4-11环部分杆件发生了不同程度的弯曲屈曲。本文 提取了距离破坏最严重部位最近的测点的构件应变和 节点位移, 如图 10和图 11所示。由图 10可见, 对于 节点竖向位移,施加 3倍荷载的超载后,模拟值和实测 值出现了明显的偏差,而越是距离最早破坏区域的位 移偏差越明显,而且随着结构越来越接近破坏荷载,偏 差越大。在内力方面,这种偏差表现的更加明显,从图 11构件 R50-7应变的变化图看出在卸载 1 /4跨度的 64 图 8� 网壳上环向构件轴力值 F ig� 8� Curve o f them em ber�s ax ia l force in the hoop d irection o f the dom e 图 9� 网壳上径向构件轴力值 F ig�9� Curve o f them ember�s ax ial fo rce in the radial direction of the dom e 活荷载后其已经进入屈服阶段,在卸除 3 /4跨度活荷 载后构件 H 50-8突然进入屈服阶段。由此可见, 结构 上这个区域的其他部分杆件也进入了屈服阶段, 在外 部的扰动下部分杆件突然发生弯曲屈曲,进而扩展到 整个结构的整体失稳。对于这部分构件和节点理论计 算结果小于试验结果的重要原因是理论计算没有能够 65 图 10� 节点竖向位移变化曲线 F ig�10� Curve o f vertica l d isplacem ent va riation of jo int on the dom e 图 11� 构件轴向应变变化曲线 F ig�11� Curve o f ax ia l stra in var iation o f them em bers on the dom e ( a) 整体破坏形式 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ( b)局部构件屈曲 图 12� 模型破坏形态 F ig� 12� P ictures o f the crashed m ode l 66 充分模拟初始缺陷的影响。文献 [ 7]理论计算 2008 奥运会羽毛球馆稳定系数为 5�60,根据本试验稳定系 数约 3�3的结果, 建议计算稳定系数降低 40% , 作为 实际稳定系数。 4� 结论 本文对 2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构 1�10模型进行了试验和 ANSYS数值模拟研究, 得到 了以下结论,对羽毛球馆实际结构的施工、使用、维护 和同类结构的设计和施工具有重要意义。 ( 1)在低于设计荷载的外荷载作用下, 数值模拟 结果与试验结果吻合较好, 验证了设计的正确性。在 超过设计荷载的外荷载作用下,结构构件的内力、位移 的理论值明显小于试验值,说明在高应力下,结构初始 缺陷的影响显著,而数值模拟很难全面考虑初时缺陷 的不利影响,在设计中应充分考虑初始缺陷的影响,留 有适量的安全储备。 ( 2)数值模拟所得结构整体稳定性明显高于试验 测得的整体稳定性, 主要原因是目前的理论计算还不 能全面考虑初始缺陷的影响, 在今后同类工程的设计 中应充分考虑这一因素,区别对待计算稳定系数和实 际稳定性。根据本文试验数据, 可以考虑将具有初始 几何缺陷的计算稳定系数降低 40%作为实际结构的 稳定系数。 ( 3)采用张拉环索成型的施工中, 应考虑环索与 索撑节点摩擦力的影响。研究表明, 钢索与索撑节点 金属面直接接触的滑动摩擦力很大, 严重影响结构的 施工, 本试验采用的双层聚四氟乙烯法,可以有效减小 摩擦力,此法可以作为实际结构张拉施工的借鉴。 ( 4)本试验的弦支穹顶结构模型是在活荷载 1 /4 跨度布置时,由于初始缺陷和外部扰动荷载的作用,首 先个别杆件弯曲屈服破坏而扩展到整个结构的整体失 稳破坏。说明弦支穹顶整体稳定性对活荷载的不对称 分布敏感,设计和施工中应充分考虑。弦支穹顶的整 体稳定破坏形态为由局部屈曲扩展到整个结构的失稳 形态。 ( 5)本模型试验结果为新型弦支穹顶结构体系创 新及在奥运工程中的应用提供了科学的试验依据。 参 � 考 � 文 � 献 [ 1] � Kaw aguch iM amo rn, AbeM asarn, Tatem ich i Ikuo. 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