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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术为相关含斗屏的柔性张拉索结构体系设计提供参考依据。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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，因此专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用以下方案：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；S4：斗屏安装过程中，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；S5：斗屏吊升至指定位置，将已卸载的预应力拉索断开连接，收回预应力拉索。本专利技术通过预应力拉索体系平衡斗屏的荷载，斗屏安装过程中精准控制预应力拉索的拉力，确保索穹顶上索构件的内力不变。本专利技术还具有以下优选设计：本专利技术的所述预应力拉索体系包括连接吊挂点的预应力拉索和锚固结构，所述预应力拉索的下端连接预埋于斗屏下方场地的所述锚固结构，在斗屏安装时通过后装配的卸载装置控制逐步减小预应力拉索的拉力。本专利技术的其中一种所述卸载装置包括固定板、上垫板、千斤顶和索夹板，所述固定板与所述锚固结构固定连接，所述固定板与所述上垫板通过螺杆连接，所述索夹板位于所述固定板和所述上垫板之间，所述上垫板与所述索夹板之间设置用于调节所述索夹板与所述上垫板距离的所述千斤顶。本专利技术的另一种所述卸载装置包括固定板、索夹板和螺杆，所述固定板与所述锚固结构固定连接，所述固定板与所述索夹板通过所述螺杆连接，所述索夹板的上表面顶接所述螺杆上的活动螺母，通过所述活动螺母调节所述索夹板与所述固定板之间的距离。本专利技术的所述预应力拉索体系中与所述锚固结构连接的一条预应力拉索通过锚索扩散盘分散出多条拉索与上方相应吊挂点连接。本专利技术的所述步骤S4和S5采用可遥控的卷扬机或电动葫芦作所述斗屏的吊装设备。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术为少见的大跨度柔性张拉索穹顶结构体系提供了一种斗屏的安装设计方法，可通过后装配的卸载装置精准控制取消预应力拉索中的拉力来确保斗屏安装过程中索构件的内力不变，减小施工误差，提高施工质量，解决了传统取消附加配重措施安全性与精确性较低的问题。(2)斗屏安装过程可以主要依靠可遥控的吊装设备和地面卸载装置，不需要依靠太多人力进行高空作业，降低了工程安全管理的难度，提高了施工效率和可操作性，经济效益显著，易于在实际工程中推广使用。(3)本专利技术的方法可通过有限元分析对斗屏悬挂的吊挂点位置方案进行优化设计，有力确保了安装斗屏后的结构安全可靠。(4)本专利技术的方法不仅可以应用在大跨度柔性张拉索穹顶结构体系中的斗屏安装设计，也可以为其他大跨度屋盖结构体系中的斗屏安装设计和应用提供参考。附图说明图1是一种索穹顶结构的简化模型；图2是一种悬吊斗屏的结构图；图3是实施例一、二中索穹顶结构上斗屏吊挂点位置方案示意图；图4是实施例一、二中索穹顶结构关键节点位置的立体示意图；图5是实施例一、二中索穹顶结构关键节点位置的俯视图；图6是实施例一、二中索穹顶结构关键索构件的立面示意图；图7是实施例一、二中索穹顶结构的吊挂点与预应力拉索的连接示意图；图8是实施例一中斗屏吊装时的安装示意图。图9是实施例一中卸载装置示意图。图10是实施例二中斗屏吊装时的安装示意图。图11是实施例二中卸载装置示意图。附图标记说明：1-斗屏；2-内拉环；3-内环索；4-中环索；5-外环索；6-第一节点；7-第二节点；8-内脊索；9-中脊索；10-外脊索；11-支撑杆；12-锚固结构；13-固定索头；14-预应力拉索；15-锚索扩散盘；16-卸载装置；17-吊装设备；18-固定板；19-索夹板；20-螺杆；21-上垫板；22-千斤顶；23-活动螺母。具体实施方式下面结合附图和实施例，详细说明本专利技术的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本专利技术的技术方案。实施例一本实施例一仅以下述工况施加为例，即恒荷载为索本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于：包括以下步骤，/nS1：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；/nS2：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；/nS3：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；/nS4：斗屏安装过程中，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；/nS5：斗屏吊升至指定位置，将已卸载的预应力拉索断开连接，收回预应力拉索。/n

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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；
S4：斗屏安装过程中，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；
S5：斗屏吊升至指定位置，将已卸载的预应力拉索断开连接，收回预应力拉索。


2.根据权利要求1所述的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，其特征在于：所述预应力拉索体系包括连接吊挂点的预应力拉索和锚固结构，所述预应力拉索的下端连接预埋于斗屏下方场地的所述锚固结构，在斗屏安装时通过后装配的卸...

【专利技术属性】
技术研发人员：区彤，张连飞，骆杰鑫，刘雪兵，陈进于，谭坚，
申请(专利权)人：广东省建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44