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［摘 要］ ??5V0?????r ，?e?? t?? cr
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?b????l。 ［关键词］定? c ； ?N? ；???e ；A /N OÓe
［中图分类号］TU 394 b b b b b ［文献标志码］A b b b b b［文章编号］1001–523X（2019）16–0113–02
Construction Process Simulations of A Long -
span Beam -
string Structure of
A Lighting -
roof Under Fluctuating Wind
Li You
［ Abstract
］The present study analyses and summarizes the characteristics and common construction method of the beam-string
structures, which belongs to one semi-rigid large-span spatial structure. Based on one long-span beam-string structure of one lighting-roof
in the practical engineering, the form-finding, non-linear static/dynamic analyses are conducted to further investigate the load capacity of
a single-frame beam-string structure on the whole construction process under the actions of the fluctuating wind. Numerical simulations
validate the feasibility of structural design and the practicability and safety of construction scheme. The numerical methods and results are
wished to provide the references for monitoring construction quality and safety. ［Keywords
］beam-string structure ；fluctuating wind ；form-finding ；static/dynamic analysis
脉动风作用下某采光顶大跨张弦梁结构
施工过程分析
李 友
（北京北投置业有限公司，北京 100101）
张弦梁结构因其结构简单、传力明确、外观轻巧等优点，
近年来广泛应用于航站楼、火车站、体育场馆以及大跨度商
办建筑。许多学者专家认为，张弦梁在全施工过程中经历零
状态、初始态和荷载态这 3种状态，其结构位形、刚度和边界
条件均会随之改编，因此全施工过程的施工控制既重要又存
在比较大的困难。 张弦梁结构的施工过程分析从桥梁领域引入，逐渐开展了
相关理论和试验研究。刘晟和薛伟辰以上海源深体育馆预应
力张弦梁为工程背景，运用有限元软件分析和缩尺模拟试验
两种手段，开展了关键施工状态下的位形分析和稳定性分析，
通过优化下弦钢索张拉力改善张弦梁结构的受力性能。彭添、
李潇潇和张行良等专家分别基于各自大跨空间结构的工程背
景，总结了张弦梁结构的相应施工方案和施工要点，为类似
工程的施工方案比选提供参考和依据。值得注意的一点，张
弦梁结构作为一种半刚性大跨空间结构，风荷载往往会成为
结构设计和施工控制的主要影响因素，通常结构分析过程中
的风致拟静力分析往往不能很好地反映其动力特性对施工控
制的影响。 本文以某采光顶大跨张弦梁结构为研究背景，运用有限
元软件和数值理论方法，开展其施工全过程模拟。
1 有限元模型
东西区核心筒之间建有一大跨张弦梁结构（图 1）， 其
下部无楼层结构，单榀张弦梁重量约为 18 t，跨度为45.4 m，
安装高度为 60 m。上弦杆为 524 mm×500 mm×16 mm
（长×
宽 ×
壁厚）的箱型梁，支撑杆为 150 mm×5 mm
（直径×
壁厚）
的圆管，材料均为 Q345B，弹性模量均为 2.1×10
5 MPa
，拉索
为两根直径为 42 mm的高钒索，弹性模量为 1.8×
105 MPa。
建立单榀张弦梁有限元模型（图 2），上弦采用空间梁单
收稿日期 ：2019–05–17
作者简介： 李友（1971—），男，河北香河人，高级工程师，建造师，主
要研究方向为城镇规划设计工程技术。
元BEAM188，支撑采用空间杆单元 LINK8，下弦采用索单元
LINK10（只受拉不受压）。
2 脉动风模拟
2.1 )ÞÏ?¦¥ 开展脉动风作用下空间结构的动力响应分析，需要模拟
结构对应空间节点处的脉动风速时程，常用模拟方法有谐波
叠加法和线性滤波法。考虑到谐波叠加法精度高和效率低以
及线性滤波法精度低和效率高的特点，文中结合本征正交分
解法改进谐波叠加法，更加高效地保证脉动风模拟结果接近
其自然特性。 究其改进的基本思想 ：谐波叠加法因 Cholesky分解互功
率谱矩阵的繁重工作量而大幅影响了模拟效率，因此本文考
虑运用本征正交分解法降阶互功率谱矩阵，降低 Cholesky分
解的工作量，可以表达为
[ S
a(ω
)]=[ φ
][ S
(ω
)][ φ
] T （1）
式中 ： [S
(ω
)] 为互功率谱矩阵 ； [S
a(ω
)] 为降阶后的互功率
谱矩阵 ； [φ
] 为本征正交矩阵 ； [φ
] T为脉动风圆频率。
由此，生成空间多点处的风速时程，可以表达为，
[S
(ω
)]=[ H
(ω
)][ H*
(ω
)]
T
x(t)=
Σ
脉动风作用下某采光顶大跨张弦梁结构施工过程分析（论文）.pdf
