单榀张弦梁结构找形的简便算法

张弦梁结构(简称BSS)具有体系简单、充分发挥刚柔两种材料的优势等特点,在大跨度结构中得到了越来越广泛的应用。下弦索预应力值的确定和张弦梁零状态几何形态的解析解是求解常温荷载态下,以及高温荷载态下结构力学特征量解析解的基础。目前主要采用的做法是先行给定下弦索预应力值,然后通过数值模拟得到张弦梁零状态几何形态,但是,这种方法对结构设计人员可操作性不强。针对工程中常用的抛物线形张弦梁,通过对其预应力态下梁单元及索单元的微分平衡方程进行求解,以预应力态下张弦梁的几何形态为目标态,建立下弦索的预应力值与结构零状态几何函数间的关系,得出单榀张弦梁结构找形的简便计算方法。并将该方法的计算结果与基于有限元ANSYS软件模拟结果进行对比,误差不超过3%。结构工程师可以用这种简便计算方法设计零状态下张弦梁几何形态,从而得到满足建筑要求的抛物线形张弦梁几何形态。该方法的求解思路,也可为其它形状函数的张弦梁找形与分析提供参考。     

大跨度预应力张弦梁结构施工技术分析

全民健身中心工程2015年获得国家优质工程奖,结合该工程对大跨度预应力张弦梁结构的施工过程及施工要点进行分析。张弦梁结构最大程度发挥钢索的抗拉强度,通过对柔性构件的下弦拉索施加预应力,使得刚性上弦构件产生反挠度,减小结构的最终挠度,达到建筑结构的平衡状态。     

双向张弦梁结构非线性分析及预应力取值研究

分析了张弦梁结构的受力形态,介绍了ANSYS模拟张弦梁结构的非线性有限元理论,并对一个双向张弦梁结构模型在荷载状态下的受力特性进行了非线性分析,同时对该类型结构的预应力进行优化,归纳得到合理预应力取值的准则,即从初始态到荷载态的变化过程中使得结构的梁单元两端的最大弯矩值(绝对值)最小。     

张弦梁采光顶预应力索施工分析

预应力索张拉控制技术是张弦梁结构成型的关键,采用有限元技术对无安装支撑的中小型张弦梁预应力索进行施工模拟分析,得到初始状态至荷载状态各索具控制应力及对应变形(应力)值,计算结果指导实际施工,实测值满足结构要求,验证方案合理有效。     

双向张弦梁整体结构优化方法

在索网形状优化、找形和初始预应力确定的基础上,建立以结构质量最轻为目标函数,下弦索截面、上弦梁截面和撑杆等次要构件截面分级优化的双向张弦梁结构优化设计模型,该模型考虑结构应力约束、局部稳定约束和位移约束条件,并通过ANSYS优化模块和APDL语言编制相应程序,提出双向张弦梁结构优化设计的两步三级算法。算例表明,所提出的优化设计方法不仅可以满足工程设计需要,而且可以较快地收敛到满意的优化结果,可方便地用于工程的初步设计。     

预应力拉杆式张弦梁性能和施工工艺研究

在张弦梁中用预应力拉杆代替拉索,其结构性能发生变化;通过分析比较得出预应力拉杆式张弦梁的性能特点和设计中应当注意的事项。结合工程实际介绍拉杆式预应力张弦梁在安装、张拉和成形时应当注意的问题。     

某体育馆张弦钢结构屋盖设计的若干问题分析

某体育馆根据各区域的功能不同分别采用弦支穹顶和张弦梁结构。对弦支穹顶和张弦梁结构分别进行结构选型和结构布置分析,两部分独立进行受力性能分析。通过对弦支穹顶和张弦梁的受力性能分析,并与设计的初始状态比较,说明该结构方案受力合理。同时分析了温度作用对构件应力、结构变形和支座推力的影响,并采用相应的措施减小温度作用对结构的影响。     

张弦梁-混凝土板组合楼盖结构分析及设计与应用

张弦梁-混凝土板组合楼盖结构是一种采用张弦梁支承混凝土板的新型楼盖结构形式,河北师范大学体育馆二层楼盖是该结构形式在国内工程中的首次应用。以河北师范大学体育馆为工程背景,对东侧区域张弦梁-混凝土板组合楼盖结构的设计进行了介绍,针对大跨度张弦梁-混凝土板组合楼盖结构的力学性能进行了数值模拟分析,明确了张弦梁-混凝土板组合楼盖结构的受力机理,总结归纳了该结构体系在工程应用中应注意的关键技术问题,即预应力设计、张弦梁与混凝土板的协同工作、施工过程中张弦梁滑动端水平位移以及舒适度分析。     

索杆梁结构体系初始状态与零状态的确定

索杆梁结构的典型代表之一是车辐式索桁结构,它主要由外压环、内拉环以及连接内外环的索桁结构组成.基于平衡矩阵理论,对索杆结构或索杆梁结构初始预应力态(施工完成时的预应力分布与结构位形)进行求解,在有限元软件中以索和杆的设计内力为目标,通过力的迭代和更新结构模型获得更准确的初始状态.该状态可考虑弹性变形和结构自重等荷载的影响,且其几何位形要满足设计要求,也是施工验收的重要依据.根据结构的初始状态及其计算模型,即可确定零状态梁的加工位形以及索和杆的下料长度.     

平面张弦梁结构的计算分析

介绍张弦梁结构的特点和受力机理,提出一种简化模型对该结构在预应力和使用荷载两阶段进行静力分析,并对张弦梁结构的设计提出了几点建议,可供结构初步设计参考。     

大跨度连续折板形预应力钢结构施工技术

山东济宁综合体育馆采用大跨度预应力钢结构，其比赛场采用连续折板形态弦支穹顶结构，张弦梁呈折线形。在此主要介绍了现场安装施工，重点介绍弦支穹顶、张弦梁施工全过程分析和监测，并对理论分析和实测数据进行比较；总结了折板形预应力钢结构的施工经验，可供同类工程参考。     

聊城火车站站台无柱雨篷改造工程预应力拉索施工技术

聊城火车站2010年5月开始改造,新建的站台无柱雨篷为张弦梁结构,张弦梁施工采用半跨吊装高空对接的方法;预应力拉索采用独创性的高空滚轴导向牵引安装法,解决了拉索安装空间的局限性,保证了安装过程中与电气化铁路线接触网的安全距离。通过施工监测数据与仿真计算结果的比较,预应力的施加达到设计的预期要求,满足相关规范和标准的规定。同时提出,此类结构的预应力施工技术和特点,可为同类结构形式火车站雨篷的改造施工提供借鉴。     

CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF THE PRESTRESSED CABLE FOR REFORMING THE AWNING PROJECT OF LIAOCHENG RAILWAY STATION

聊城火车站2010年5月开始改造,新建的站台无柱雨篷为张弦梁结构,张弦梁施工采用半跨吊装高空对接的方法;预应力拉索采用独创性的高空滚轴导向牵引安装法,解决了拉索安装空间的局限性,保证了安装过程中与电气化铁路线接触网的安全距离。通过施工监测数据与仿真计算结果的比较,预应力的施加达到设计的预期要求,满足相关规范和标准的规定。同时提出,此类结构的预应力施工技术和特点,可为同类结构形式火车站雨篷的改造施工提供借鉴。     

天津某采光顶双向张弦梁设计及分析

结合双向张弦梁结构的特点,详细介绍了于家堡某建筑中庭尺寸为33.45m×31.35m的采光顶结构选型和设计过程。采用MIDAS/Gen 2013软件计算得到预应力对张弦梁结构在荷载作用下位移的影响,较为准确地确定了张弦梁中所要施加的预应力值,并验证了该方法的可行性。对设计软件中将计算结果线性叠加的方法进行了验算,得出了其对于预应力结构的不适用性,给出了正确的计算方法并加以验证。同时,给出了6根梁相交的特殊预制节点,避免了梁与梁之间的相贯和小角度的焊接作业。     

安福大厦双向张弦梁设计研究

结合张弦梁结构的特点,详细介绍了北京安福大厦中厅平面尺寸为50.4m×16.8m的双向张弦梁结构的布置和特点。研究表明,该张弦结构的刚度较大,对不对称荷载有较强的适应能力,且几何非线性程度不高,可以采用线性分析结果进行设计,并且针对张弦结构预应力值设计深入探讨了预应力值的确定原则,给出了确定预应力值的计算公式。     

斜交张弦-索网复合竹结构选型分析及试验研究

张弦梁与柔性索网是大跨度屋盖中应用较为广泛的两种结构形式.某拟建屋盖结构跨度大、支承点少、结构厚度小,传统空间结构形式难以实现,拟综合张弦梁与索网结构优点,提出一种新型复合空间结构,并建立竹结构缩尺模型开展理论分析与试验研究.首先基于双控原则对张弦梁子结构体系的预应力进行了优化分析,然后结合索网结构的布置特点,基于静力平衡与变形协调理论推导了索网构件的预应力设计方法,最后通过有限元方法分析了结构正常使用阶段与极限荷载作用下的结构静力性能,并与试验结果进行对比,验证了理论分析的正确性.     

一维张弦梁结构预应力的取值方法

张弦梁结构是由拱、撑杆和弦（拉索）组合而成的杂交结构,受力合理。张弦梁结构中预应力的合理取值是设计中的关键问题。本文通过线性和非线性两种计算模型对一算例进行分析,对张弦梁结构中索的预应力合理取值方法进行探讨,得出了一些有益的结论,可供工程设计参考。     

大跨度张弦梁结构非线性地震响应及参数分析

张弦梁结构是由弦、撑杆和抗弯受压构件组合而成的新型结构体系,是通过在弦中施加预应力来改善抗弯受压构件受力性能的自平衡体系.张弦梁结构的垂跨比、矢跨比、撑杆数目、横索数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数对其受力都有一定的影响.而随着张弦梁结构的大量应用,对其地震作用研究也越来越重要.为此,本文应用大型有限元软件AN SY S对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,详细讨论垂跨比、高跨比、撑杆数目、横索数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数以及行波效应对张弦梁结构地震响应的影响,以供工程设计参考.     

张弦梁结构在midas Gen中的应用

张弦梁结构是近十余年发展起来的一种大跨度预应力空间结构体系。张弦梁结构由三类基本构件组成,即可以承受弯矩和压力的上弦刚性构件、下弦的高强度拉索以及连接两者的撑杆。本文主要从张弦梁结构的基本力学特性入手,结合midas Gen软件介绍索预应力施加的四种方法,最后通过一实例介绍了如何通过逆迭代法进行索结构找形分析。逆迭代法在张弦梁结构的找形分析中步骤简单,在midas Gen软件应用中也非常便利的找形成功。     

张弦梁设计中需注意的若干问题

本文结合工程经验,对张弦梁设计中的几个关键问题进行探讨,包括预应力取值、结构布置、截面选取、稳定性分析等,为后阶段设计提供了参考。