張弦梁

　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)最早是由日本大學(xué)M.Saitoh教授提出，是一種區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新型雜交屋蓋體系。張弦梁結(jié)構(gòu)是一種由剛性構(gòu)件上弦、柔性拉索、中間連以撐桿形成的混合結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)組成是一種新上海浦東機(jī)場(chǎng)型自平衡體系，是一種大跨度預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系，也是混合結(jié)構(gòu)體系發(fā)展中的一個(gè)比較成功的創(chuàng)造。張弦梁結(jié)構(gòu)體系簡單、受力明確、結(jié)構(gòu)形式多樣、充分發(fā)揮了剛?cè)醿煞N材料的優(yōu)勢(shì)，并且制造、運(yùn)輸、施工簡捷方便，因此具有良好的應(yīng)用前景。
　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理
　 　 目前，普遍認(rèn)為張弦梁結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理為通過在下弦拉索中施加預(yù)應(yīng)力使上弦壓彎構(gòu)件產(chǎn)生反撓度，結(jié)構(gòu)在荷載作用下的最終撓度得以減少，而撐桿對(duì)上弦的壓彎構(gòu)件提供彈性支撐，改善結(jié)構(gòu)的受力性能。一般上弦的壓彎構(gòu)件采用拱梁或桁架拱，在荷載作用下拱的水平推力由下弦的抗拉構(gòu)件承受，減輕拱對(duì)支座產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)，減少滑動(dòng)支座的水平位移。由此可見，張弦梁結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮高強(qiáng)索的強(qiáng)抗拉性能改善整體結(jié)構(gòu)受力性能，使壓彎構(gòu)件和抗拉構(gòu)件取長補(bǔ)短，協(xié)同工作，達(dá)到自平衡，充分發(fā)揮了每種結(jié)構(gòu)材料的作用。
　 　 所以，張弦梁結(jié)構(gòu)在充分發(fā)揮索的受拉性能的同時(shí)，由于具有抗壓抗彎能力的桁架或拱而使體系的剛度和穩(wěn)定性大為加強(qiáng)。并且由于張弦梁結(jié)構(gòu)是一種自平衡體系，使得支撐結(jié)構(gòu)的受力大為減少。如果在施工過程中適當(dāng)?shù)姆旨?jí)施加預(yù)拉力和分級(jí)加載，將有可能使得張弦梁結(jié)構(gòu)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的作用力減少的最小限度。
　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)的分類
　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)按受力特點(diǎn)可以分為平面張弦梁結(jié)構(gòu)和空間張弦梁結(jié)構(gòu)。
　 　 平面張弦梁結(jié)構(gòu)是指其結(jié)構(gòu)構(gòu)件位于同一平面內(nèi)，且以平面內(nèi)受力為主的張弦梁結(jié)構(gòu)。平面張弦梁結(jié)構(gòu)根據(jù)上弦構(gòu)件的形狀可以分為三種基本形式：直線型張弦梁、拱形張弦梁、人字型張弦梁結(jié)構(gòu)。
　 　 直梁型張弦梁結(jié)構(gòu)主要用于樓板結(jié)構(gòu)和小坡度屋面結(jié)構(gòu)，拱形張弦梁結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了上弦拱得受力優(yōu)勢(shì)適用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，人字型張弦梁結(jié)構(gòu)適用于跨度較小的雙坡屋蓋結(jié)構(gòu)。
　 　 空間張弦梁結(jié)構(gòu)是以平面張弦梁結(jié)構(gòu)為基本組成單元，通過不同形式的空間布置所形成的張弦梁結(jié)構(gòu)。空間張弦梁結(jié)構(gòu)主要有單向張弦梁結(jié)構(gòu)、雙向張弦梁結(jié)構(gòu)、多向張弦梁結(jié)構(gòu)、輻射式張弦梁結(jié)構(gòu)。
　 　 單向張弦梁結(jié)構(gòu)由于設(shè)置了縱向支撐索形成的空間受力體系，保證了平面外的穩(wěn)定性，適用于矩形平面的屋蓋結(jié)構(gòu)。雙向張弦梁結(jié)構(gòu)由于交叉平面張弦梁相互提供彈性支撐，形成了縱橫向的空間受力體系，該結(jié)構(gòu)適用于矩形、圓形、橢圓形等多種平面屋蓋結(jié)構(gòu)。多向張弦梁結(jié)構(gòu)是平面張弦梁結(jié)構(gòu)沿多個(gè)方向交叉布置而成的空間受力體系，該結(jié)構(gòu)形式適用于圓形和多邊形平面的屋蓋結(jié)構(gòu)。輻射式張弦梁結(jié)構(gòu)是由中央按輻射狀放置上弦梁，梁下設(shè)置撐桿用環(huán)向索而連接形成的空間受力體系，適用于圓形平面或橢圓形平面的屋蓋結(jié)構(gòu)。
　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)的形態(tài)定義
　 　 張弦梁結(jié)構(gòu)象懸索結(jié)構(gòu)等柔性結(jié)構(gòu)一樣，根據(jù)張弦梁結(jié)構(gòu)的加工、施工、及受力特點(diǎn)。通常也將其結(jié)構(gòu)形態(tài)定義為零狀態(tài)、初始態(tài)和荷載態(tài)。
　 　 零狀態(tài)，是拉索張拉前的狀態(tài)，實(shí)際上是構(gòu)件加工和放樣形態(tài)，通常也叫結(jié)構(gòu)放樣態(tài)。
　 　 初始態(tài)，是拉索張拉完畢后，結(jié)構(gòu)安裝就位的形態(tài)，通常也叫預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。初始態(tài)是建筑施工圖中明確的結(jié)構(gòu)外形。（包括在自重作用下）
　 　 荷載態(tài)，是外荷載作用在初始態(tài)結(jié)構(gòu)上發(fā)生變形后大平衡態(tài)。
　 　 如果張弦梁結(jié)構(gòu)的上弦構(gòu)件按照初始形態(tài)給定的幾何參數(shù)進(jìn)行加工放樣，那么在張拉拉索時(shí)，由于上弦構(gòu)件剛度較弱，拉索的張拉勢(shì)必會(huì)引導(dǎo)撐桿使上弦構(gòu)件產(chǎn)生向上的變形，當(dāng)張拉完畢后，結(jié)構(gòu)上弦構(gòu)件的形狀將偏離初始形態(tài)，從而不滿足建筑設(shè)計(jì)的要求。因此，張弦梁結(jié)構(gòu)上弦構(gòu)件的加工放樣通常要考慮張拉產(chǎn)生的變形影響，這也是張弦梁結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行形態(tài)定義的原因。