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[背景小知識]
索穹頂技術(shù)是近現(xiàn)代世界空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的最高成就，具有合理的受力特性和極高的結(jié)構(gòu)效率，是最能體現(xiàn)當(dāng)代建筑先進材料、設(shè)計和施工技術(shù)水平的結(jié)構(gòu)體系。索穹頂主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）構(gòu)成可分為四個部分: 由脊索、斜索、環(huán)索組成的連續(xù)張力索網(wǎng)，受壓撐桿，中央拉力環(huán)，周邊受壓環(huán)桁架或環(huán)梁。索膜次結(jié)構(gòu)包括由張緊于脊索之上的膜和設(shè)置在徑向脊索之間的谷索。預(yù)應(yīng)力的施加使索穹頂從機構(gòu)演變?yōu)槟艹惺茉O(shè)計使用荷載的結(jié)構(gòu)，所以張力索網(wǎng)是索穹頂結(jié)構(gòu)的主要承力構(gòu)件，它實現(xiàn)了“連續(xù)的張力海洋”結(jié)構(gòu)力學(xué)先進理念。
索穹頂結(jié)構(gòu)來源于美國建筑師R.B.Fuller于1962年提出的張拉整體思想：結(jié)構(gòu)中盡可能地減少受壓狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)處于連續(xù)的張力狀態(tài)，從而實現(xiàn)“壓桿（詞條“壓桿”由行業(yè)大百科提供）的孤島存在于拉桿的海洋中"的設(shè)想。美國工程師Geiger對Fuller的張拉整體思想進行了演變和發(fā)展，開創(chuàng)性的提出了索穹頂體系(CableDome)的概念，并在1988年的韓國漢城奧運會體操館和擊劍館中首次將其付諸實踐。此后,美國工程師Levy對Geiger設(shè)計的索穹頂中索網(wǎng)平面外剛度不足、容易失穩(wěn)等缺點進行了改進, 將輻射狀脊索變?yōu)槿腔?lián)方型布置脊索, 成功設(shè)計了1996年亞特蘭大奧運會的主體育館喬治亞穹頂。到目前為止世界上已建成十幾座索穹頂結(jié)構(gòu)建筑，主要分布在美國、韓國等發(fā)達國家。
[工程簡介]
鄂爾多斯伊旗索穹頂結(jié)構(gòu)是目前我國第一個自主研發(fā)設(shè)計施工的大型索穹頂結(jié)構(gòu)工程，屋蓋建筑平面呈圓形，設(shè)計直徑為71.2m，屋蓋矢高約5.5m。由外環(huán)梁、內(nèi)環(huán)梁、環(huán)索、斜索、脊索及兩圈撐桿組成，表面覆蓋膜結(jié)構(gòu)。
廣東堅朗五金制品股份有限公司及其子公司廣東堅宜佳五金制品有限公司參與了工程設(shè)計與施工的全過程。其中堅宜佳Galfan拉索產(chǎn)品作為新型材料，被成功應(yīng)用到該工程中。
[工程設(shè)計與施工]
在本工程中，索穹頂與外環(huán)桁架相連構(gòu)件———斜索和脊索的拉力使外環(huán)桁架環(huán)向受壓，而大懸挑鋼結(jié)構(gòu)的傾覆力矩使外環(huán)桁架環(huán)向受拉，從而使整體結(jié)構(gòu)受力平衡。外圍結(jié)構(gòu)平面內(nèi)剛度非常大，外環(huán)桁架對于索穹頂外圈索接近于剛性約束，故索穹頂?shù)倪吔鐥l件采用四周鉸支。工程所用拉索材料特性及截面規(guī)格見表。
施工方案為通過張拉斜索使結(jié)構(gòu)獲得幾何剛度并最終成形，設(shè)計也采取對斜索施加初始預(yù)應(yīng)力達到其幾何成形態(tài)。結(jié)構(gòu)計算通過對索施加初始應(yīng)變的方法引入預(yù)應(yīng)力，各斜索初始應(yīng)變對應(yīng)的預(yù)應(yīng)力值僅用于計算引入預(yù)應(yīng)力，并非索的實際內(nèi)力（詞條“內(nèi)力”由行業(yè)大百科提供）或?qū)嶋H張拉力。經(jīng)分析確定外斜索、中斜索和內(nèi)斜索初始預(yù)應(yīng)力分別為2588 kN、1215kN和852kN。
索穹頂結(jié)構(gòu)的安裝采用地面整體拼裝，20 個軸線整體同步提升的方法分9 個施工步驟進行安裝。
[拉索新材料]
在國內(nèi)，建筑用Galfan拉索完全依賴進口。由于國外Galfan拉索產(chǎn)品具有價格高、供貨周期長、后期服務(wù)無法保證等諸多特點，制約了Galfan拉索在國內(nèi)的發(fā)展。堅朗五金技術(shù)團隊通過多年的自主研發(fā)，通過采用自行設(shè)計的設(shè)備和智能循環(huán)捻制一體化技術(shù)，率先將Galfan拉索國產(chǎn)化，并成功應(yīng)用到鄂爾多斯索穹頂上，打破了此類拉索長期依靠國外進口的局面。
Galfan拉索的索體內(nèi)外鋼絲全部采用Galfan鍍層，可保證里外防腐一致，且Galfan鍍層質(zhì)量高于歐盟標準。產(chǎn)品具有較高的耐候性，從而解決了環(huán)境不斷惡化對材料腐蝕的問題，降低了拉索的維護費用。產(chǎn)品具有較優(yōu)越的抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和抗滑移性，同時具備良好的金屬質(zhì)感，可滿足建筑造型的需求，節(jié)點（詞條“節(jié)點”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計簡單易操作，施工安裝方便，結(jié)構(gòu)的整體安全性和耐久性（詞條“耐久性”由行業(yè)大百科提供）得以有力保障。此外，通過國家權(quán)威機構(gòu)檢測，Galfan拉索產(chǎn)品的抗疲勞性能達到200萬次、彈性模量不小于1.5×105N/mm2，鋼絲及索體的耐中性鹽霧試驗不小于1500小時，從而保證驗證大直徑Galfan拉索產(chǎn)品性能可滿足建筑結(jié)構(gòu)用索的要求。
[相應(yīng)科技成果]
1 .堅朗五金作為第一完成單位，攜手堅宜佳五金共同研制開發(fā)的項目《高強度高耐候性建筑用鋅-5%鋁-混合稀土合金(Galfan)鍍層拉索產(chǎn)品研制》榮獲2013中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。
2. 堅朗五金作為完成單位，與行業(yè)內(nèi)其他兄弟單位攜手完成的項目《索穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究》榮獲2013 華夏建設(shè)科技一等獎。
