D0L:10.13374/.issn1001-053x.2011.07.021 第33卷第7期 北京科技大学学报 Vol.33 No.7 2011年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jul.2011 新型张弦网壳组合结构的设计与分析 沈银澜” 牟在根)四 范重) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)中国建筑设计研究院，北京100044 ☒通信作者，E-mail:gmu@ces.usth.cdu.cn 摘要在鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅结构设计中，提出了在张弦桁架之间设置双层网壳的新结构体系，在满足 复杂建筑造型的同时，有效增加了结构的刚度和稳定性.设计了接近实际工程的基本算例，从整体模型入手，全面分析了垂跨 比、初始预应力和撑杆数量变化对结构静力性能、动力性能以及用钢量的影响.依据分析结果，对不规则造型的鄂尔多斯东胜 体育中心综合体育馆展厅进行设计，其中索的预应力是设计中的难点和关键，本文给出了详尽的调索方法和依据 关键词桁架：预加应力：撑杆：参数优化 分类号TU393.3 Design and analysis of a new hybrid structure composed of truss strings and a shell SHEN Yin-an,MU Zai-gen,FAN Zhong?) 1)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)China Architecture Design&Research Group,Beijing 100044.China Corresponding author,E-mail:zgmu@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT A new hybrid structure arranging a double-layer shell between truss strings was proposed in the project-roof design of the Exhibition Center in Erdos Dong-sheng Sports Center.The new structure system not only meets the demand of adapting to an irregu- lar large-span roof,but also increases the structural stiffness and stability.Model examples close to the actual project was designed. The effects of sag-to-span ratio,initial prestresses and the numbers of struts on the static and dynamic behaviors and the steel consump- tion of the integral structure were fully analyzed by concerning the integrate model.Based on the research result of model examples,the irregular roof of Erdos Dong-sheng Exhibition Center was designed.Besides,the design of the pre-stressed cable is difficult and criti- cal,and a detailed method and the corresponding reference to adjust the pre-stressed cable were provided. KEY WORDS trusses;prestressing:struts;parameter optimization 张弦桁架结构是由桁架、撑杆和预应力索组 的变化对动力特性的影响得到一些有益的结论， 成的自平衡结构体系-习.传统的张弦桁架结构 但还不够充分. 是各榀之间铺设檩条组成大跨度空间结构：对传 本文的张弦桁架结构，与传统的张弦桁架不同， 统的张弦桁架结构研究大多集中在对静力性能的 在相邻空间管桁架之间设置双层网壳，适应于屋盖 研究，分析的参数主要是结构的矢跨比、垂跨比、 的不规则造型，增加桁架的稳定性与刚度.结合工 桁架高度、初始预应力幅值、撑杆间距及数目等对 程的设计需要，全面分析了整体屋盖模型垂跨比、初 结构受力性能的影响，而且参数优化分析大部 始预拉力和撑杆数目等对结构的受力特性和自振特 分集中于单榀张弦梁4，忽略了榀与榀之间的相 性的影响，并在此基础上，将研究成果直接应用到鄂 互影响.此外，张弦结构是一种偏柔的结构体系， 尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅的钢屋盖设 动力响应相对较大，有学者研究张弦结构参数 计，获得了较好的技术经济效果. 收稿日期：2010-06-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.50878022):北京市自然科学基金资助项目(No.8082017)第 33 卷 第 7 期 2011 年 7 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 7 Jul． 2011 新型张弦网壳组合结构的设计与分析 沈银澜1) 牟在根1)  范 重2) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2) 中国建筑设计研究院，北京 100044  通信作者，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 在鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅结构设计中，提出了在张弦桁架之间设置双层网壳的新结构体系，在满足 复杂建筑造型的同时，有效增加了结构的刚度和稳定性． 设计了接近实际工程的基本算例，从整体模型入手，全面分析了垂跨 比、初始预应力和撑杆数量变化对结构静力性能、动力性能以及用钢量的影响． 依据分析结果，对不规则造型的鄂尔多斯东胜 体育中心综合体育馆展厅进行设计，其中索的预应力是设计中的难点和关键，本文给出了详尽的调索方法和依据． 关键词 桁架; 预加应力; 撑杆; 参数优化 分类号 TU393. 3 Design and analysis of a new hybrid structure composed of truss strings and a shell SHEN Yin-lan1) ，MU Zai-gen1)  ，FAN Zhong2) 1) School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) China Architecture Design ＆ Research Group，Beijing 100044，China  Corresponding author，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn ABSTRACT A new hybrid structure arranging a double-layer shell between truss strings was proposed in the project-roof design of the Exhibition Center in Erdos Dong-sheng Sports Center． The new structure system not only meets the demand of adapting to an irregu￾lar large-span roof，but also increases the structural stiffness and stability． Model examples close to the actual project was designed． The effects of sag-to-span ratio，initial prestresses and the numbers of struts on the static and dynamic behaviors and the steel consump￾tion of the integral structure were fully analyzed by concerning the integrate model． Based on the research result of model examples，the irregular roof of Erdos Dong-sheng Exhibition Center was designed． Besides，the design of the pre-stressed cable is difficult and criti￾cal，and a detailed method and the corresponding reference to adjust the pre-stressed cable were provided． KEY WORDS trusses; prestressing; struts; parameter optimization 收稿日期: 2010--06--30 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( No． 50878022) ; 北京市自然科学基金资助项目( No． 8082017) 张弦桁架结构是由桁架、撑杆和预应力索组 成的自平衡结构体系［1--2］． 传统的张弦桁架结构 是各榀之间铺设檩条组成大跨度空间结构; 对传 统的张弦桁架结构研究大多集中在对静力性能的 研究，分析的参数主要是结构的矢跨比、垂跨比、 桁架高度、初始预应力幅值、撑杆间距及数目等对 结构受力性能的影响［3--5］，而且参数优化分析大部 分集中于单榀张弦梁［4--6］，忽略了榀与榀之间的相 互影响． 此外，张弦结构是一种偏柔的结构体系， 动力响应相对较大，有学者［6--8］研究张弦结构参数 的变化对动力特性的影响得到一些有益的结论， 但还不够充分． 本文的张弦桁架结构，与传统的张弦桁架不同， 在相邻空间管桁架之间设置双层网壳，适应于屋盖 的不规则造型，增加桁架的稳定性与刚度． 结合工 程的设计需要，全面分析了整体屋盖模型垂跨比、初 始预拉力和撑杆数目等对结构的受力特性和自振特 性的影响，并在此基础上，将研究成果直接应用到鄂 尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅的钢屋盖设 计，获得了较好的技术经济效果． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.07.021