弦弓式预应力网壳结构的工程应用

　　摘　要:结合实际工程背景,提出了新颖的弦弓式预应力柱面网壳结构,并应用于大跨度电厂干煤棚结构中。详细分析了结构的静力特性,采用了振型分解反应谱法计算了水平和竖向地震作用下结构的响应。提出了静载下支座位移为零的预应力施加准则,不仅使结构基本成为自平衡体系,而且降低了施工难度。计算分析表明,该结构整体刚度较大,杆件内力峰值较小,大部分杆件内力受斜风及温度作用的控制,用钢量仅为34kg/m2;结构受水平地震作用影响较大,杆件地震内力系数最大值为0·22。
　　关键词:弦弓式预应力网壳　预应力施加准则　干煤棚　
　　结构静动力特性 单一类型的结构形式随着结构跨度的不断增大,结构内力、挠度随之不断增加,局限性越来越明显,经济性显著下降,甚至成为不可能。正因如此,预应力网格结构应运而生, 它是将现代预应力技术应用到网格结构等大跨度空间结构从而形成的新型杂交结构体系。预应力改变了原有结构的受力状态,使之更加合理,从而充分发挥材料强度,同时提高了结构刚度,用钢量较原结构大幅下降,具有良好的经济效益。近十几年来,预应力网格结构在各种类型的公共建筑和工业建筑中得到了广泛的应用和发展[1,2]。 近年来,电厂干煤棚通常采用落地的三心圆柱面网壳结构[3,4]。落地的三心圆柱面网壳结构形式虽然较为经济,但要求煤场周围场地宽敞,造成结构空间利用率差,而且落地式支座常被堆煤覆盖,容易锈蚀[4]。河南新乡火电厂煤场两侧均设有火车道轨,场地条件极为狭窄,内设两台龙门吊,高度21·72m,跨度78·5m,受到场地条件的制约,不宜选用三心圆柱面落地式网壳结构,经过多方案比较,采用了柱网支承的柱面网壳结构,图1为竣工后的工程照片。为了减小柱端的水平推力,在网壳下部布设预应力拉索,使结构基本上成为自平衡体系,大幅改善了结构的受力性能。这种将三心柱面网壳与预应力拉索组合大跨度结构称为“弦弓式”网壳,并在干煤棚结构中成功应用。本文详细介绍了这种结构的组成体系,静动力受力特性。