弦支网壳结构中预应力拉索索力识别研究

马德慧

含有预应力索的半刚性大跨度空间结构是一种非常有生命力的杂交钢结构形式。单层球面网壳结构平面外刚度弱，通常由稳定性控制其承载能力，结构的材料强度得不到充分发挥，而索穹顶结构具有造价高、施工难度大等缺点，将二者结合起来形成的空间杂交钢结构可以发挥两种组成结构体系的优点，弥补各自不足，具有建筑造型适应性强、承载能力高、荷载作用下的结构变形小、结构稳定性强等优点。

近年来，索结构被广泛应用于斜拉桥、悬索桥、拱桥、张弦梁屋架、平面索桁架、单层索网以及空间索网格等大跨和高耸结构中。索力直接控制索结构的内力分布和几何线型，无论在结构施工过程中还是正常使用阶段，都需要随时准确了解索力的状况，因此索力无疑是索结构健康状态评估和监测的核心指标。

1 工程概况

山西体育中心游泳跳水馆屋盖结构为一整体钢结构屋盖，是由多重弦支网壳、空腹桁架与鱼腹式桁架组成的综合结构体系，其中，尤以多重弦支网壳部分的张拉施工和运营工况复杂，因此针对弦支网壳结构进行张拉施工监控，对成型后的游泳跳水馆屋盖结构进行运营阶段的健康监测，采用振动法，对预应力钢索索力进行监控。其中第[15]轴单榀主索结构如图1所示，跨度为80m，矢高8.0m，垂度8.0m。钢索分6个索段，下弦拉索为Φ5×163，各索段长度分别为左1段，8.944m;左2段，16.179m;左3段，16.080m。右侧三段与左侧对称分布。拉索材料几何参数见表 1。……