张拉索膜结构设计及主要施工工艺

李磊

(秦皇岛广瑞工程项目管理有限公司，河北 秦皇岛 066100)

1 工程概况

某市新建体育馆划分为三个区域，分别是训练馆、比赛馆、商服楼。其中，商服楼采用张拉索膜结构，该区域投影面积4520平方米，展开面积6307 平方米。包含6 根φ325×15 的主柱、18根φ273×12 的边柱，以及80 条预应力钢索。

2 张拉索膜结构设计要点

2.1 膜结构设计

设计膜结构的第一步是根据工程设计方案确定其形状。在设计时，以实用性为基础，通过受力分析设计出满足力学平衡的空间曲面，在此基础上还要兼顾外形，追求艺术性和观赏性。设计师综合运用几何分析法、计算机模型法等，确定膜结构的初始几何形状，然后运用动力松弛法、杆长修正法等，分析该形状下膜结构的预应力分布情况，避免某点应力过于集中而导致膜结构变形、褶皱等问题。完成上述两步设计后，基本上得到了符合建筑要求的膜结构框架，最后进行荷载态分析，设计师通过模拟荷载的情况，观察膜结构的抗破坏能力，例如在仿真环境下模拟风荷载、雪荷载等，观察膜材稳定性，为下一步膜结构施工提供参考。

2.2 抗拔锚固设计

抗拔锚固设计也是张拉索膜结构工程的重要部分。根据作用形式的不同，可供选择的锚固体系也有多种类型，设计方案也不尽相同。比较常用的是阻力锚固体系，具体又分为适用于浅层地面和深层地面的两种类型，前者没有剪切应力，后者存在垂直方向上的剪切应力。其受力模型如图1 所示。

图1 两种阻力锚固体系的受力模型