朱 奇 姚开明 戚向明

（浙江绿城建筑设计有限公司，杭州310007）

0 引 言

张弦梁结构是一种半刚性结构，其通过在下弦杆施加初张力让上弦杆产生反拱，从而减小荷载作用下结构的挠度；同时上下弦杆之间的撑杆相当于上弦杆的弹性支撑，使得上弦杆的弯矩较小。此外上弦与下弦杆的轴力是一对平衡的力，不会对支座产生额外的水平推力，整个结构形成了一个自平衡体系［1］。张弦梁面外的稳定性通过屋面檩条和纵向支撑构件来保证［2］。

图1 张弦梁结构Fig.1 Beam string structure

1 工程概况

某学校体育馆上方屋盖采用张弦梁结构，主体钢结构共包括7 榀张弦梁，跨度32.8 m，柱距8.4 m，为提高屋面整体稳定性，上弦平面设置水平系杆。张弦梁为双钢管梁单索体系，上弦为φ245 mm×18 mm 的弧形双钢管梁，下弦设置一根LS-ZnAl-1670-7.0-55 的平行钢丝束，撑杆尺寸102×6，除拉索外，其他钢构件均采用Q355B 级钢。张弦梁结构平面和立面如图2 所示，计算模型如图3所示。

图2 张弦梁结构布置图（单位：mm）Fig.2 Layout of beam string structure（Unit：mm）

图3 计算模型Fig.3 Calculation model

2 理论分析

2.1 张弦梁曲线确定

确定合理的张弦梁曲线是结构建模计算的第一步，国内许多工程均采用迭代法进行预应力张弦梁结构的形态分析及张拉力的确定［3-5］。本文通过理论推导得到张弦梁的曲线形状和初张力。

屋面结构在自重和屋面恒载作用下结构会下挠，通过在下弦中施加预应力，使得上弦杆产生反拱，合理的张弦梁曲线可以使得二者变形正好抵消让结构张拉完成后，恒载作用下基本没有变形。

截取半边张弦梁结构进行分析，如图4 所示。……