[发明专利]应用在大跨度刚性屋面索穹顶结构中的斗屏安装设计方法

说明书

本发明公开了一种应用在大跨度刚性屋面索穹顶结构中斗屏安装设计方法，包括以下步骤，S1：利用索穹顶结构设计预留的承力点，初步定出适合悬挂斗屏的所有吊挂点位置方案，将斗屏自重等效为节点荷载，平均分配给每种吊挂点位置方案的所有吊挂点，对应用不同吊挂点位置方案的索穹顶结构模型进行有限元分析；S2：根据各种吊挂点位置方案的关键节点位移及关键构件内力信息，选择合适的斗屏吊挂点位置方案；S3：在斗屏安装前预先设置预应力拉索体系，使预应力拉索张紧后的拉力等效斗屏自重；S4：控制单位时间内斗屏自重加载量与单位时间内预应力拉索拉力减小量一致直至斗屏完全吊起。本发明为相关含斗屏的柔性张拉索结构体系设计提供参考依据。

技术领域

本发明涉及体育场等建筑领域大型斗屏的安装设计方法，具体涉及一种应用在大跨度刚性屋面索穹顶结构中斗屏安装设计方法。

背景技术

LED显示屏作为现代社会信息发布的重要媒介，近年来迅速发展。目前在国内外大型体育场馆中，LED屏作为新型显示装置已成为主流。大型体育场馆中LED屏的安放位置一般位于斜看台位置或场馆的中央位置，场馆中央位置分为地面放置和空中悬挂，由于悬挂的中央LED屏因其形状类似漏斗故称之为“斗屏”。LED显示系统在比赛中可以完成精彩瞬间捕捉、奇特镜头回放、实时直播同步、赛况信息播报、计时记分统计、广告播出等多项任务，因此在越来越多的比赛场馆中得到广泛应用。纵观调查目前国内外的体育场馆中应用斗屏的工程实例可以看出，目前应用悬挂斗屏的体育场馆中大部分体育场馆的结构体系都为刚性钢屋盖构件体系，诸如网架结构、网壳结构、桁架结构、弦支穹顶结构等，很少见到斗屏应用到索穹顶结构这类柔性张拉结构体系中，相关斗屏在柔性结构中的安装设计方法则更为少见。实际索穹顶结构施工安装过程中首先进行索构件的张拉，张拉产生预应力形成结构刚度，然后进行金属屋面的施工和装修吊顶施工，斗屏结构的安装一般位于上述施工完毕之后。由于索穹顶结构体系受其结构特性的限制，对于作用在其上的荷载要求较高，对于索构件内力较为敏感，而斗屏结构重量较大，斗屏自身重量可达几十吨，斗屏安装过程中索构件内力会产生变化，同时在索穹顶结构上采用不同的吊挂点位置悬挂斗屏对索构件内力分布影响较大，都有可能引起部分拉索的松弛，进而会导致索系内部预应力建立起来的几何应力刚度降低，将严重威胁整个索穹顶结构的安全，因而需采取措施保证实际安装过程中索构件内力保持不变。

常见的斗屏悬挂的吊挂点设置在刚性钢屋盖构件上，对应用在柔性张拉索穹顶结构斗屏悬挂的吊挂点位置设计研究较为不足，同时通常解决斗屏安装过程索力变化问题的措施为在屋面安装过程中会采取水桶或沙袋等附加配重来等效斗屏重量，在最后安装斗屏的过程中通过逐步拆除水桶或沙袋等取消附加配重的方式来保证索构件内力的不变，但这类传统取消附加配重的措施往往费时费人力，施工效率低下，不能很好保证整个斗屏安装过程的安全性和精确性，因此发明一种对索穹顶结构种索构件受力影响较小的斗屏安装设计方法十分必要。

发明内容

本发明提供了一种应用在大跨度刚性屋面索穹顶结构中的斗屏安装设计方法，该方法能够为相关含斗屏的柔性张拉索结构体系设计提供参考依据。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种应用在大跨度刚性屋面索穹顶结构中斗屏安装设计方法，包括以下步骤，

S1：根据建筑功能需求确定斗屏的屏幕尺寸及重量，利用索穹顶结构设计预留的承力点，初步定出适合悬挂斗屏的所有吊挂点位置方案，将斗屏自重等效为节点荷载，平均分配给每个吊挂点位置方案中的所有吊挂点，对应用不同吊挂点位置方案的索穹顶结构模型进行有限元分析，基于有限元分析结果，提取应用不同吊挂点位置方案的索穹顶结构中关键节点位移及构件内力的信息；

S2：根据各种吊挂点位置方案的关键节点位移及关键构件内力信息，对比分析选择合适的斗屏吊挂点位置方案；

S3：为确保斗屏安装过程中索构件的内力不变，在斗屏安装前预先设置预应力拉索体系，使预应力拉索张紧后的拉力等效斗屏自重；