.678 北京科技大学学报 第29卷 拟，并对设计结果与施工过程各控制结果做了对比 1600 分析，为了反映施工过程中构件的受力情况，仅分 1400 1200 析了结构自重、索预张拉作用及屋面恒载的作用， 三i000 相应的工况主要有： 至 800 600 ◆一设计计算 (1)恒载； 4n0 一施工模拟 200 (2)恒载十施工荷载； 0上 (③)恒载十施工荷载十下拉索预拉力； 27 28 29303132 33 索编号 (4)恒载十下拉索预拉力十屋面荷载 在控制分析过程中应明确一旦体系具备了一定 图6拱梁顶面标高对比 Fig.6 Comparison of beam location 的整体刚度结构呈现的线性性能，小位移假设即获 满足。体系的初始几何构形为结构的设计构形，具 17.5 体分析时采用类似桥梁结构中常用的反拆法)] 17.0 进行 16.5 且16.0 3.3结果分析 g15.5 海15.0 ,一设计计算 对于拱梁来讲，从控制模拟分析开始进行了分 14.5 。一施工模拟 步加载，节点的位置变化情况如图4所示：对于索就 14.0 13.5 13 15 位后在消除施工荷载及屋面荷载的施加过程中的位 节点 置变化如图5所示，拱梁上控制节点的位置在施工 完毕后的结果与设计值的对比如图6所示；索内力 图7索内拉力的对比 Fig.7 Comparison of cable force 在两阶段中的对比如图7所示.索的下料长度如 表1所示. 表1索的下料长度 Table 1 Final length of cable 18 索编 设计下料施工下料 索编 设计下料施工下料 ∈14 号 长度/m 长度/m 号 长度/m 长度/m 10 一节点13 1 5.5566045.556773 30 8.9897238.989852 。一节点15 8 一节点17 7 7.8186677.819218 26 26.56935026.569240 6 21 10.59239010.592410 27 12.19814012.198100 4 32 8.8645228.864556 0 2345678910 荷载步 重构件的荷载效应（内力和位移）的获得是其主要的 图4拱梁顶面标高随加载过程的变化 Fig.4 Displacement of beam top with load steps 研究内容.因此，本文以拱梁最终的设计标高17.50 m为比较指标下，通过成形各阶段的有限元分析结 29 果来作为该结构成形过程的依据，图4反映了加载 阶段荷载效应（主要是位移）·施工中，调整位移量 。一节点7 26 一节点3 是控制拉索预拉力的主要手段，从计算结果可看出 一节点】 2 有限元分析的结果满足设计要求，也进一步验证预 24 应力索梁结构的几何非线性性能以及最终的索内拉 22 力满足中国建筑科学研究院《索结构设计与施工规 程》中对承载能力要求；拱梁的跨中挠度满足《钢结 5 6 7 9 加载步 构设计规范》(GB50017-2003)[)]中对大跨结构的 图5索就位后随加载过程的变化 正常使用极限状态的要求 Fig.5 Displacement of cable with load steps 从图4~7和表1可以看出：(1)拱梁在实现反 拱过程中，其标高变化明显，这与要求达到的设计标 索梁结构在服役过程中的性能与成形过程恰好 高有关，在达到设计标高，也即进入了工作状态，其 相反，成形阶段结构的性态以及逐步张拉钢索时承 空间位置变化趋于缓和，索拱张力特性反映明显，主拟‚并对设计结果与施工过程各控制结果做了对比 分析．为了反映施工过程中构件的受力情况‚仅分 析了结构自重、索预张拉作用及屋面恒载的作用． 相应的工况主要有： （1） 恒载； （2） 恒载＋施工荷载； （3） 恒载＋施工荷载＋下拉索预拉力； （4） 恒载＋下拉索预拉力＋屋面荷载． 在控制分析过程中应明确一旦体系具备了一定 的整体刚度结构呈现的线性性能‚小位移假设即获 满足．体系的初始几何构形为结构的设计构形‚具 体分析时采用类似桥梁结构中常用的反拆法［5］ 进行． 3∙3 结果分析 对于拱梁来讲‚从控制模拟分析开始进行了分 步加载‚节点的位置变化情况如图4所示；对于索就 位后在消除施工荷载及屋面荷载的施加过程中的位 置变化如图5所示．拱梁上控制节点的位置在施工 完毕后的结果与设计值的对比如图6所示；索内力 在两阶段中的对比如图7所示．索的下料长度如 表1所示． 图4 拱梁顶面标高随加载过程的变化 Fig．4 Displacement of beam top with load steps 图5 索就位后随加载过程的变化 Fig．5 Displacement of cable with load steps 索梁结构在服役过程中的性能与成形过程恰好 相反．成形阶段结构的性态以及逐步张拉钢索时承 图6 拱梁顶面标高对比 Fig．6 Comparison of beam location 图7 索内拉力的对比 Fig．7 Comparison of cable force 表1 索的下料长度 Table1 Final length of cable 索编 号 设计下料 长度／m 施工下料 长度／m 1 5∙556604 5∙556773 7 7∙818667 7∙819218 21 10∙59239010∙592410 32 8∙864522 8∙864556 索编 号 设计下料 长度／m 施工下料 长度／m 30 8∙989723 8∙989852 26 26∙56935026∙569240 27 12∙19814012∙198100 重构件的荷载效应（内力和位移）的获得是其主要的 研究内容．因此‚本文以拱梁最终的设计标高17∙50 m 为比较指标下‚通过成形各阶段的有限元分析结 果来作为该结构成形过程的依据．图4反映了加载 阶段荷载效应（主要是位移）．施工中‚调整位移量 是控制拉索预拉力的主要手段．从计算结果可看出 有限元分析的结果满足设计要求‚也进一步验证预 应力索梁结构的几何非线性性能以及最终的索内拉 力满足中国建筑科学研究院《索结构设计与施工规 程》中对承载能力要求；拱梁的跨中挠度满足《钢结 构设计规范》（GB50017—2003） ［6］ 中对大跨结构的 正常使用极限状态的要求． 从图4～7和表1可以看出：（1）拱梁在实现反 拱过程中‚其标高变化明显‚这与要求达到的设计标 高有关．在达到设计标高‚也即进入了工作状态‚其 空间位置变化趋于缓和‚索拱张力特性反映明显‚主 ·678· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷