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.     

张弦梁结构受力性能研究

对体外预应力张弦梁结构在竖向荷载下的受力性能进行了系统的研究,通过理论分析给出了单向张弦梁结构合理预应力的计算方法,并对单向张弦梁的合理高跨比和上下弦刚度比进行了探讨。在此基础上,进一步提出了双向张弦梁结构合理预应力及高跨比的计算方法。     

重载张弦梁结构设计关键技术研究

对重载张弦梁结构中混凝土板的组合作用、结构承载力、撑杆抗滑、水平地震作用传递方式以及结构平面外摆动等问题进行研究。通过有限元分析、理论推导和对相关工程实践的总结得出：混凝土板的组合作用可以减小重载张弦梁结构上弦构件的内力、增大结构承载力、提高结构的弯曲刚度;建议在撑杆底端分段设置抗滑索,避免撑杆底端向跨中滑移;利用连续混凝土板的受剪作用可将重载张弦梁所产生的水平地震作用传递给剪力墙等抗侧力构件;重载张弦梁结构没有发生整体或局部面外摆动的可能。据此提出结构中各主要构件的内力计算式,可用以初步确定重载张弦梁各主要构件的截面规格。     

单榀张弦梁结构各因数的影响分析

张弦梁结构是由单榀张弦梁结构通过不同的布置而得,单榀张弦梁结构的性能对整体结构的性能起决定性的作用,故充分了解单榀张弦梁结构的受力性能无疑是十分必要的。为此,详细分析撑杆数目、垂跨比、高跨比、拱的惯性矩和弦的预应力等因数对受力性能的影响,以供工程设计参考。     

辐射式张弦梁结构自振特性和地震响应分析

辐射式张弦梁结构是一种新型空间结构形式,具有结构受力合理、整体刚度大、造型美观、施工简单等优点.以该结构为研究对象,应用有限元方法对结构的频率和振型进行分析,运用时程分析法计算结构在地震作用下的地震响应,针对不同参数如矢跨比、垂跨比、撑杆数、斜索预应力值及不同地震波进行参数分析,得出了各参数对辐射式张弦梁结构地震响应的影响.计算结果表明,随着矢跨比和垂跨比的增大,辐射式张弦梁结构跨中竖向位移减小;而撑杆数目、索内预应力对结构影响不大.此外这种结构由于跨度大,因此对地震作用较为敏感.     

新中国国际展览中心主登录大厅张弦梁屋盖结构分析

新中国国际展览中心主登录大厅屋盖结构方案采用了两撑杆张弦梁结构体系。介绍了屋盖的结构布置,对两撑杆张弦梁进行了稳定分析和整体计算分析,分析表明两撑杆张弦梁满足强度、刚度的要求。讨论了两撑杆张弦梁与普通张弦梁的差异、预拉力的确定、高跨比的影响和结构的抗风设计等问题。针对两撑杆张弦梁撑杆间距较远的特点,给出应用该类结构的一些建议。     

张弦立体桁架结构的非线性地震响应及参数分析

张弦立体桁架结构是由弦、撑杆和抗弯受压构件组合而成的新型结构,是通过在弦中施加预应力来改善抗弯受压构件的受力性能的自平衡体系。张弦立体桁架结构的垂跨比、矢跨比、撑杆数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数对其地震响应都有一定的影响。为此,应用ANSYS对张弦立体桁架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,以及行波效应对地震响应的影响,以供工程设计参考。     

大跨度预应力张弦梁结构施工技术

张弦梁结构是最近几年发展起来的大跨度预应力钢结构,它是由弦、撑杆和压弯构件组合而成的新型自平衡体系。大跨度张弦梁结构具有结构跨度大、节点构造复杂、施工精度要求高等特点。文章以如东县文化体育中心建设工程项目施工为例,对大跨度预应力张弦梁结构施工方法及控制要点进行分析研究。     

张弦梁结构张拉过程中的结构性能试验研究

基于正交试验设计思想,设计了11组考虑梁弦刚度比、矢跨比、撑杆数量、临时支架和施工顺序等参数影响的张弦梁模型并进行张拉试验。通过试验研究,探讨了张弦梁结构张拉过程中的整体变形性能、构件内力和几何位形的发展趋势,分析了参数对结构性能的影响。研究结果表明:当张拉引起的变形较大时,张拉力与结构变形并非简单的线性关系;临界张拉力标志结构获得整体刚度,其值约为结构自重的0.125/κ倍(κ为矢跨比);张弦梁结构设计中应考虑张拉阶段结构的最不利受力、不同施工工艺对结构受力和位形的影响。     

张弦梁结构动力特性分析

采用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对简支和两端固定铰支张弦梁结构进行了动力特性分析,探讨了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对两类张弦梁结构动力特性的影响,并就各种情况进行了比较,得出了一些有用的结论。     

某张弦梁屋盖结构的设计与施工

本文首先介绍了张弦梁体系的结构形式、受力性能和一些基本特点.然后重点总结了张弦梁体系在结构设计和施工中的一些技术要点,并结合一个工程实例,详细阐述了设计中遇到的一些问题和解决的方法.     

改进悬臂型张弦梁结构理论分析及试验研究

借鉴张弦梁结构(BSS)的构成原理,提出一种改进悬臂型张弦梁结构(CSS),并进行了理论分析和试验研究。通过向上、向下荷载作用下的结构静力和几何非线性分析,得知这种结构以承受轴力为主,并具有良好的稳定性和抵抗不对称荷载的能力。为验证这种新型结构的力学性能,设计了一个直径为54m的试验模型,并设计了支承部件、可调索杆、连接节点的制作方案,进而全面考察了索的初始预应力分布以及模型在满跨、半跨加载两种荷载工况下的静力响应。理论与试验研究结果表明,在这两种荷载工况下,模型的静力响应与理论分析结果基本吻合,改进悬臂型张弦梁结构(CSS)受力合理,是一种适于大跨悬臂屋盖的新型结构形式。     

金沙遗址采光屋顶预应力悬索结构设计与施工

金沙遗址采光屋顶采用预应力悬索结构,结构形式新颖。基于ANSYS 10.0对该结构进行了结构设计及找形分析,确定了悬索结构的结构选型和构件截面及要施加的预应力值。在此基础上,对结构施工阶段和正常使用阶段的全过程受力性能进行了研究分析,并结合现场实测结果,分析了预应力张拉完成及玻璃安装完成后两种状态下的钢索索力差异,并提出了此类结构的设计方法和施工方法,可供类似工程参考。     

玻璃采光顶支承结构体系的理论与应用分析

在综述各种玻璃采光顶支承结构的基础上,提出了一种更适合采光顶要求的新型张弦梁结构。该结构具有受力性能良好,杆件数量少,建筑效果好等特点。对此种结构的受力性能进行了分析计算,具体分析了矢跨比变化及支座高度变化下的结构性能,并比较了新型张弦梁与普通张弦梁的受力性能,所得结论可供实际工程参考。给出了新型空间张弦梁的结构形式及对其进行了受力分析。     

Design optimization and experimental study on beam string structures

Taking the beam string structure (BSS) in Shanghai Yuanshen Arena as a sample, the rise-span ratio, beam cross-section, area of string, prestressing force of BSS was optimized by using the ANSYS programme. It was proposed that the absolute value of the maximum deflection of the beam under dead load should be minimized in the optimization of the prestressing force. Based on three scale model tests and elastoplastic large deformation analysis, the paper investigated the behavior of BSS in the full-range including the stretching phase, serviceability phase and ultimate load carrying phase. The results showed that the midspan camber should be chosen as the control target of stretching. The failure mode of BSS was the yielding or rupture of the string, while the beam was still in the semi-plastic stage. This paper also presented the construction monitoring results of the real BSS, which satisfied design requirements well.     

An Improved Mathematical Calculation Method for Beam String Structure Based on Static Equilibrium Principle

The beam string structure (BSS) has been widely applied to public buildings (e.g. sports venues and exhibition centers) for its strong adaptability to architectural form and reasonable load bearing mechanism. However, most mathematical calculation methods for BSS are too complicated to be generally mastered by structural engineers, which limits the promotion and actual application. In this paper, two analytical calculation methods for the BSS are proposed based on displacement control objectives and work-energy principle. The computational formulas are then derived to calculate the member internal force and structural deformation. On this basis, the tension and static load tests and the finite element analytical method have been carried out to assess the calculation methods. The results of the tests and simulation are in good agreement with the analytical solution obtained by the computational formulas. Moreover, the formulas can be more appropriate with a greater beam span, proper rise–span and sag–span ratios (between 1/15 and 1/12) as well as more brace struts.

     

张弦梁结构预应力张拉的有限元模拟研究

文章介绍了张弦梁结构中预应力张拉有限元模拟的常用方法,对力模拟法、等效降温法和初应变法进行了比较,分析了这3种方法的特点,通过算例说明,采用等效降温法最合适,并讨论了张弦梁结构中需进一步研究的问题.     

预应力碳纤维布张拉控制应力限值取值分析研究

结合预应力碳纤维布技术特点、材料特性及加固后混凝土构件的延性问题,对预应力碳纤维布张拉控制应力取值问题进行分析和试验研究,结果表明,碳纤维布张拉应力控制限值取0.45fcfk,可以保证建立有效应力且张拉过程中不出现破坏,同时,被加固构件截面破坏时具有充分的延性。