[发明专利]一种非对称开口式整体张拉索膜结构的施工方法

权利要求书

1.一种非对称开口型索膜整体张拉结构体系的施工方法，其特征在于：其预应力索膜结构施工张拉的基本方法为分步提升整体张拉方法，该分步提升整体张拉方法为按照结构成型后的形状，由牵引装置将拉索分步骤提升到距离索体锚固节点较近的位置，再由张拉装置将拉索同步张拉锚固就位，实现结构最终成形态；在任何一张拉步骤张拉完成后，均需检测已张拉完成的拉索拉应力б_S，并以0.95б₀≤б_S≤1.05б₀为拉索允许施工拉应力判别条件，б₀为通过全过程施工模拟分析确定的拉索的拉应力；所有拉索最终张拉完成后，需检测环索(4)的最大变形值d_S，并以0.90d₀≤d_S≤1.10d₀为环索允许施工变形判别条件，d₀为通过全过程施工模拟分析确定的拉索的最大变形值；所有拉索最终张拉完成后，需检测环索的拉应力б_HS，并以0.90б_H0≤б_HS≤1.10б_H0为环索允许施工拉应力判别条件，б_H0为通过全过程施工模拟分析确定的环索(4)的拉应力。

2.一种如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：预应力索膜结构施工张拉是以预应力拉索张拉施工全过程计算机仿真模拟分析为施工指导依据，分析过程考虑结构体系几何非线性，分析采用大型通用有限元程序，采用Newton-Raphson非线性迭代方法求解。

3.一种如权利要求2所述的施工方法，其特征在于：依据施工模拟分析结论，其预应力索膜结构施工张拉以张拉吊索(1)、脊索(2)以及谷索(3)，张拉覆膜(5)为先后张拉顺序，环索(4)不需要进行张拉，最终形成空间整体张拉索膜结构。

4.一种如权利要求1所述的施工方法，其具体步骤如下：

①以实现设计要求的结构成形态为目标，以索膜结构整体张拉为张拉施工的基本原则，通过计算机建立整体结构计算模型，并输入相关结构参数，进行预应力拉索张拉施工全过程计算机仿真模拟分析；求得拉索的预应力、下料长度以及拉索的先后张拉顺序的技术参数用于张拉施工，分析过程考虑结构体系几何非线性；分析采用大型通用有限元程序，采用Newton-Raphson非线性迭代方法求解；

②先从下往上安装外围钢结构(7),并安装环梁-谷索节点(9)、环梁-脊索节点(8)、环向桁架或环梁-吊索节点(6)；

③根据施工模拟分析计算结果得出各索的下料长度，进行环索(4)和各径向索的精确下料；

④在地面组装环索(4)，将与谷索(3)和吊索(1)相连的环索夹节点定义为第一环索夹节点(10)，将与脊索(2)相连的环索夹节点定义为第二环索夹节点(11)，通过第一环索夹节点(10)将环索(4)与吊索(1)内端和谷索(3)内端相连接，通过第二环索夹节点(11)将环索(4)与脊索(2)内端相连；

⑤通过辅助索将各根吊索(1)外端牵引至距离外围钢结构(7)顶部相应的环向桁架或环梁-吊索节点(6)一定距离，该距离取0.4m至1.5m，此时环索(4)连同脊索(2)和谷索(3)被提离地面；

⑥由牵引工装改成张拉工装，根据施工模拟分析计算结果，进行吊索(1)外端同步张拉，并检测已张拉完成的吊索(1)的拉应力б_DS，以0.95б_D0≤б_DS≤1.05б_D0为吊索(1)允许施工拉应力判别条件，б_D0为通过施工模拟分析确定的吊索(1)的预拉应力；若不满足要求，则需对已张拉的吊索(1)采用放松或拉紧的方式进行拉应力调节，直至满足判别条件，吊索(1)外端张拉就位后，与顶部环向桁架或环梁-吊索节点(6)相连；

⑦通过辅助索牵引脊索(2)外端靠近相应的中层环梁-脊索节点(8)，然后换成张拉工装，根据施工模拟分析计算结果，进行脊索(2)外端同步张拉，并检测已张拉完成的脊索(2)的拉应力б_JS，以0.95б_J0≤б_JS≤1.05б_J0为脊索(2)允许施工拉应力判别条件，б_J0为通过施工模拟分析确定的脊索的预拉应力；若不满足要求，则需对已张拉的脊索(2)采用放松或拉紧的方式进行拉应力调节，直至满足判别条件，脊索(2)外端张拉就位后，至环梁-脊索节点(8)位置，并与环梁-脊索节点(8)相连；

⑧通过辅助索牵引谷索(3)外端靠近相应的环梁-谷索节点(9)，然后换成张拉工装，根据施工模拟分析计算结果，进行谷索(3)外端同步张拉，并检测已张拉完成的谷索(3)的拉应力б_GS，以0.95б_G0≤б_GS≤1.05б_G0为谷索允许施工拉应力判别条件，б_G0为通过施工模拟分析确定的谷索(3)的预拉应力；若不满足要求，则需对已张拉的谷索(3)采用放松或拉紧的方式进行拉应力调节，直至满足判别条件，谷索(3)外端张拉就位后，至环梁-谷索节点(9)位置，并与环梁-谷索节点(9)相连；

⑨检测环索(4)的最大变形值d_S，并以0.90d₀≤d_S≤1.10d₀为环索允许施工变形判别条件，d₀为通过全过程施工模拟分析确定的拉索的最大变形值；检测环索(4)的拉应力б_HS，并以0.90б_H0≤б_HS≤1.10б_H0为环索(4)允许施工拉应力判别条件，б_H0为通过全过程施工模拟分析确定的环索(4)的拉应力；若不满足要求，则需重新调节吊索、脊索、谷索的拉应力，直至满足环索(4)允许施工变形判别条件及允许施工拉应力判别条件，同时要求满足吊索(1)、脊索(2)、谷索(3)的允许施工拉应力判别条件；

⑩根据施工模拟分析计算结果，在相邻脊索(2)、谷索(3)和膜边索(12)之间通过张拉覆膜(5)形成索膜张拉结构。