中置压环索承网格结构适用于体育场、足球场等大跨度建筑屋盖。本书介绍了索承网格结构的发展、分类和研究现状，并以上海浦东足球场（现名上汽浦东足球场）项目为工程背景，对中置压环索承网格结构找力、静动力性能、整体稳定、关键节点、施工精细化模拟、误差影响进行了系统分析。希望本书可为大跨空间结构的设计、研究、施工提供借鉴。

华建集团上海建筑设计研究院结构专业总工程师徐晓明及其团队深度解析上海浦东足球场项目，为设计、研究与施工提供宝贵借鉴。

近年来，我国大跨空间结构的形式不断创新，科研成果和工程应用不断涌现。索承 网格结构是基于轮辐式张拉体系原理衍生而来的刚柔相济的空间结构，按照索承网格结 构径向索的水平拉力平衡方式，可以将其分为三种：①由上层网格平衡径向索索力；②由 外压环平衡径向索索力；③由中置压环平衡径向索索力。前两种结构形式在国内外工程 中已有广泛实践经验。
创新的中置压环索承网格结构体系，在矩形屋盖的内外边界线之间设置一个与内拉 环几何相似的椭圆形中置压环，由中置压环平衡径向索索力，通过合理找形，完成态下 压环弯矩所产生的应力仅为轴力产生总应力的万分之一，主要受力构件径向索、内环索、 中置压环均为轴心受力，结构效率大为提升。创新结构体系巧妙地适应了矩形建筑轮廓， 改善了结构性能，为索承网格结构增添了活力，扩大了索承网格结构的应用范围。
中置压环索承网格结构体系在上海浦东足球场(现名上汽浦东足球场)工程中得到 成功应用。上海浦东足球场位于上海市浦东新区，是集竞技、健身、商业、娱乐为一体 的多功能、生态型体育中心，其总建筑面积约14万m²,固定座席约3.4万个。该项目已 于2020年9月投入使用，是国内首个满足国际足联A级比赛要求的专业足球场，是中国 足球文化的新地标，是上海助力我国建设体育强国的重要举措。上海浦东足球场目前是 上海海港俱乐部的主场，并于2020年10月成功举办英雄联盟全球总决赛。
本书介绍了索承网格结构的发展、分类和研究现状，并以上海浦东足球场项目为工 程背景，对中置压环索承网格结构找力、静动力性能、整体稳定、关键节点、施工精细 化模拟、误差影响等进行了系统分析。
参与项目研究和本书编写工作的人员有上海建筑设计研究院有限公司史炜洲、高峰、 张士昌、叶伟、侯双军、潘钦、倪萍、万瑜和东南大学罗斌、阮杨捷、刘海霞、张旻权等。 上海浦东足球场项目的方案设计由德国hpp公司和sbp公司完成，书中屋盖关节轴承、球 铰支座节点试验研究由同济大学赵宪忠教授团队完成，环索索夹极限承载力试验研究由 同济大学童乐为教授团队完成，风洞试验和风振响应分析由华建科技崔家春团队、汕头 大学王钦华团队合作完成。对以上团队和专家的贡献，特此表示衷心的感谢!
中置压环索承网格结构首次投入工程应用，尚有不少问题在深入研究阶段，由于作 者认识上的局限性，本书疏漏和不当之处在所难免，恳请广大同行不吝赐教。
徐晓明
2024年6月

徐晓明，上海建筑设计研究院有限公司结构专业总工程师，同济大学兼职教授，东南大学博士生校外导师，中国钢结构协会房屋建筑钢结构分会理事，中国钢结构协会空间结构分会索结构委员会委员，上海市超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会委员，主要从事大跨空间结构、超高层结构等复杂建筑结构的设计和研究工作，负责或参与了上海体育场、上海旗忠国际网球中心、上海东方体育中心、上海浦东足球场、宁波中心、沈阳文化艺术中心、苏州奥体中心、辽宁省科技馆等重大工程项目结构设计工作，曾获得全国优秀工程勘察设计金奖、华夏建设科学技术奖一等奖等多个奖项。

第 1 章　绪论 ………………………………………………………………… 1
1.1　索承网格结构的分类及工程实例 ………………………………………… 3
1.1.1　由上层网格平衡径向索索力 ……………………………………… 3
1.1.2　由外压环平衡径向索索力 ………………………………………… 4
1.1.3　由中置压环平衡径向索索力 ……………………………………… 6
1.2　研究现状 …………………………………………………………………… 7
1.2.1　形态分析研究 ……………………………………………………… 7
1.2.2　力学性能分析研究 ………………………………………………… 9
1.2.3　施工方法和成型技术研究 ………………………………………… 10
1.3　主要研究内容 ……………………………………………………………… 12
1.4　研究意义 …………………………………………………………………… 13
第 2 章　工程概况与分析模型 ……………………………………………… 14
2.1　工程概况 …………………………………………………………………… 14
2.1.1　设计思路 …………………………………………………………… 15
2.1.2　结构特点 …………………………………………………………… 17
2.1.3　材料及规格 ………………………………………………………… 19
2.2　有限元分析原理 …………………………………………………………… 22
2.2.1　索单元的模拟 ……………………………………………………… 22
2.2.2　预应力的模拟 ……………………………………………………… 22
2.2.3　非线性分析方法 …………………………………………………… 23
2.3　有限元模型 ………………………………………………………………… 24
2.3.1　单元类型 …………………………………………………………… 25
2.3.2　材料力学参数 ……………………………………………………… 28
2.3.3　荷载条件 …………………………………………………………… 28
2.3.4　边界条件 …………………………………………………………… 29
第 3 章　结构找力分析 ……………………………………………………… 31
3.1　大跨空间结构不同状态 …………………………………………………… 31
3.2　成型态影响因素 …………………………………………………………… 32
3.2.1　零状态位形 ………………………………………………………… 32
3.2.2　施工过程分析 ……………………………………………………… 33
3.2.3　预应力 ……………………………………………………………… 33
3.3　基于全结构施工过程的整体自平衡找力分析方法 ……………………… 34
3.3.1　分析目的 …………………………………………………………… 34
3.3.2　分析方法 …………………………………………………………… 34
3.3.3　关键技术措施 ……………………………………………………… 36
3.3.4　分析方法优点 ……………………………………………………… 38
3.4　中置压环索承网格结构找力分析 ………………………………………… 38
3.4.1　总体施工流程 ……………………………………………………… 39
3.4.2　分析准备 …………………………………………………………… 42
3.4.3　基于全结构施工过程的找力分析 ………………………………… 43
第 4 章　结构静动力分析及稳定性分析 …………………………………… 60
4.1　静力分析 …………………………………………………………………… 60
4.1.1　荷载条件 …………………………………………………………… 60
4.1.2　主要荷载组合工况 ………………………………………………… 62
4.1.3　结构静力分析结果 ………………………………………………… 63
4.2　动力分析 …………………………………………………………………… 78
4.2.1　结构振型 …………………………………………………………… 78
4.2.2　下部看台结构对上部屋盖结构的地震放大效应 ………………… 80
4.2.3　钢屋盖单体模型抗震计算 ………………………………………… 81
4.3　稳定性分析 ………………………………………………………………… 82
第 5 章　节点设计及试验分析 ……………………………………………… 85
5.1　节点设计 …………………………………………………………………… 85
5.1.1 径向索与径向梁节点………………………………………………85
5.1.2 径向索与环索索夹节点……………………………………………89
5.1.3 环索接头节点……………………………………………………94
5.1.4 压环及V柱相关节点…………………………………………95
5.2 索夹抗滑移承载力试验……………………………………………………97
5.2.1 试验研究对象……………………………………………………98
5.2.2 试验系统…………………………………………………………99
5.2.3 试验方法及步骤…………………………………………………100
5.2.4 试验研究结果…………………………………………………102
第 6章 结构施工精细化分析及误差分析 ……………………………107
6.1 索网施工找形分析方法………………………………………………107
6.1.1 基本方法………………………………………………………107
6.1.2 非线性动力有限元找形法……………………………………108
6.2 环索提升分析…………………………………………………………111
6.2.1 环索铺展位形分析……………………………………………111
6.2.2 环索与V形撑外肢连接的位形分析…………………………115
6.2.3 提升索卸载分析………………………………………………116
6.2.4 分析结果汇总…………………………………………………118
6.3 径向索张拉分析………………………………………………………118
6.3.1 分析模型及方法…………………………………………………118
6.3.2 径向索分级张拉工况设置………………………………………119
6.3.3 分析结果………………………………………………………120
6.4 中置压环索承网格结构拉索施工误差影响分析………………………136
6.4.1 误差分析方法及基本理论………………………………………136
6.4.2 基本思路……………………………………………………139
6.4.3 分析模型………………………………………………………139
6.4.4 误差组合方案设置………………………………………………140
6.4.5 独立误差影响分析……………………………………………140
6.4.6 耦合误差影响分析………………………………………………143
参考文献…………………………………………………………………………………148