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[背景小知識]
索穹頂技術是近現代世界空間結構技術的最高成就，具有合理的受力特性和極高的結構效率，是最能體現當代建筑先進材料、設計和施工技術水平的結構體系。索穹頂主體結構（詞條“主體結構”由行業(yè)大百科提供）構成可分為四個部分: 由脊索、斜索、環(huán)索組成的連續(xù)張力索網，受壓撐桿，中央拉力環(huán)，周邊受壓環(huán)桁架或環(huán)梁。索膜次結構包括由張緊于脊索之上的膜和設置在徑向脊索之間的谷索。預應力的施加使索穹頂從機構演變?yōu)槟艹惺茉O計使用荷載的結構，所以張力索網是索穹頂結構的主要承力構件，它實現了“連續(xù)的張力海洋”結構力學先進理念。
索穹頂結構來源于美國建筑師R.B.Fuller于1962年提出的張拉整體思想：結構中盡可能地減少受壓狀態(tài)而使結構處于連續(xù)的張力狀態(tài)，從而實現“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設計的索穹頂中索網平面外剛度不足、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構建筑，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構是目前我國第一個自主研發(fā)設計施工的大型索穹頂結構工程，屋蓋建筑平面呈圓形，設計直徑為71.2m，屋蓋矢高約5.5m。由外環(huán)梁、內環(huán)梁、環(huán)索、斜索、脊索及兩圈撐桿組成，表面覆蓋膜結構。
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計與施工的全過程。其中堅宜佳Galfan拉索產品作為新型材料，被成功應用到該工程中。
[工程設計與施工]
在本工程中，索穹頂與外環(huán)桁架相連構件———斜索和脊索的拉力使外環(huán)桁架環(huán)向受壓，而大懸挑鋼結構的傾覆力矩使外環(huán)桁架環(huán)向受拉，從而使整體結構受力平衡。外圍結構平面內剛度非常大，外環(huán)桁架對于索穹頂外圈索接近于剛性約束，故索穹頂的邊界條件采用四周鉸支。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構獲得幾何剛度并最終成形，設計也采取對斜索施加初始預應力達到其幾何成形態(tài)。結構計算通過對索施加初始應變的方法引入預應力，各斜索初始應變對應的預應力值僅用于計算引入預應力，并非索的實際內力（詞條“內力”由行業(yè)大百科提供）或實際張拉力。經分析確定外斜索、中斜索和內斜索初始預應力分別為2588 kN、1215kN和852kN。
索穹頂結構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，建筑用Galfan拉索完全依賴進口。由于國外Galfan拉索產品具有價格高、供貨周期長、后期服務無法保證等諸多特點，制約了Galfan拉索在國內的發(fā)展。堅朗五金技術團隊通過多年的自主研發(fā)，通過采用自行設計的設備和智能循環(huán)捻制一體化技術，率先將Galfan拉索國產化，并成功應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拉索的索體內外鋼絲全部采用Galfan鍍層，可保證里外防腐一致，且Galfan鍍層質量高于歐盟標準。產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。產品具有較優(yōu)越的抗扭轉穩(wěn)定性和抗滑移性，同時具備良好的金屬質感，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）設計簡單易操作，施工安裝方便，結構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，通過國家權威機構檢測，Galfan拉索產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拉索產品性能可滿足建筑結構用索的要求。
[相應科技成果]
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)鍍層拉索產品研制》榮獲2013中國鋼結構協(xié)會科學技術進步獎一等獎。
2. 堅朗五金作為完成單位，與行業(yè)內其他兄弟單位攜手完成的項目《索穹頂結構設計與施工關鍵技術研究》榮獲2013 華夏建設科技一等獎。
