拉索预应力空间网格结构在我国的研究和应用

拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构组成 ,空间网格结构包括网架、网壳、组合网架及组合网壳等结构 ,通过张拉钢索对空间网格结构施加预应力 ,钢索和空间网格结构形成自相平衡体系 ,而不需要其他构件承受钢索的拉力。对空间网格结构施加预应力可改善空间网格结构受力状态 ,降低结构内力峰值 ,增大结构刚度 ,提高结构承载力 ,预应力使杆件反复受力 ,充分发挥材料的强度 ,从而降低了结构耗钢量 ,节省了造价。对网壳及组合网壳结构 ,还可减小支座的水平推力 ,甚至不产生水平推力 ,在竖向荷载作用下 ,支座只有竖向反力 ,改善了网壳及组…     

索杆结构的合理预应力设计

索杆张力结构(简称索杆结构)只有在施加了预应力之后,结构才具有刚度,才能承受荷载,但是预应力程度究竟应该多大才合适一直困扰着设计人员。提出了最大设计荷载作用下的索杆结构合理预应力的确定方法。自行编制了基于平衡矩阵增量非线性分析方法的计算机程序,并对一个具有一阶自应力模态的索杆结构进行分析计算。计算结果表明该程序具有相当高的精度,此理论适合工程的应用。     

三层正放四角锥预应力网架稳定性分析

网架以其优良的工程性能成为大跨度结构的首选结构类型之一。为改善传统网架结构在大跨度条件下变形大、用钢量大的缺陷,文中通过对网架施加预应力的方式,达到增强结构整体刚度和承载能力的目的。预应力的施加必然会对网架的稳定性能造成影响,其中支承形式对网架结构的稳定性影响较大。并通过对网架施加不同预应力后进行稳定性分析,得到不同预应力布索方式对网架稳定性影响,为网架的实际工程建设提供参考。     

下弦为预应力索的协同网架动力特性分析

构想了一种用预应力拉索代替网架下弦杆的新型协同网架,对普通网架和该种协同网架动力特性进行了有限元分析,认为该种结构在动力作用下是可行的结构体系。并通过算例分析了协同网架竖向地震内力,证明该种新型结构体系抗震性能在相同条件下优于普通网架。同时也指出该种新型结构仍需继续研究的方向。     

桅杆式全铰接悬挂体系在吉林省速滑馆中的应用

通过吉林省速滑馆的工程实践,总结桅杆式全铰接悬挂体系的特点,讨论考虑钢结构、钢索制作安装误差因素的全过程施工模拟分析,确定钢索零状态长度和可调节头调节长度,提出预应力空间结构预应力组合施加的概念,预应力多次张拉与组合施加通过计算分析进行过程控制的实施方法,并通过钢索索力监测进行验证。     

关于索杆杂交结构两个问题的探讨

对于索杆杂交结构,可以根据平衡矩阵理论确定体系在初状态几何下的整体预应力分布和大小,同时也需满足杆件的变形相容条件和本构关系。本文对索杆杂交结构采用平衡矩阵理论进行了探讨,指出索杆杂交结构不存在独立柔度分布模态。索杆杂交结构一般是杆件拓扑关系有规律的对称结构体系,位置对称的杆件其预应力相同,本文提出了一种新的索杆杂交结构整体可行预应力求解方法,即根据杆件的对称性,直接从体系的平衡方程求解整体可行预应力。     

大跨度索杆张力结构的预应力分布计算

针对多自应力模态与机构位移模态索杆张力结构可行预应力分布求解的最复杂情形,为得到一种具有一定普遍意义的预应力优化求解策略,以该结构体系的一种新形式——大跨度环形平面空间索桁张力结构为基础,考虑其几何拓扑形式多样的特点,应用结构平衡矩阵理论与代数奇异值分解算法,通过对结构模态矩阵的分解变换及其组合运算,提出了一种可依据结构预应力分布的不同优化目标进行求解的新方法——目标选择优化法,使多自应力模态索杆张力结构体系的可行预应力分布求解工作得以便捷的实现。在此基础上,对大跨度索杆张力结构的预应力分布计算方法分三类进行了较为全面的总结;通过三种不同形式新型空间索杆张力结构的可行预应力分布求解算例,验证了上述计算方法的简捷与有效。     

多张法网架结构施工的控制

介绍了多张法预应力网架结构施工基本原理和多次预应力的施加方法,并且在预应力网架结构杆件基本理论研究的基础上,通过对预应力网架结构施工进行张拉全过程分析,给出了在已有施工内力的预应力杆上分级分批施加施工控制应力的理论计算方法。这样在施工的过程中无须进行预应力调整,达到方便施工的目的。     

弦支穹顶体系及其结构动力特性分析

弦支穹顶姑构体系是在索杆张力体系和单层网壳基础上发展起来的一种新型复合空间姑构。本文概述了弦支穹顶结构产生的背景和结构原理,采用ANsYS程序进行了姑构的模态分析和地震响应分析,得到了弦支穹顶结构体系的动力性能姑果,并将弦支穹顶结构不施加预应力的情况和预应力作用下结构的动力特性进行了对比分析．     

基于张弦结构的预应力施工设备设计与研究

张弦结构是大跨度钢结构和钢索相结合的结构形式,其中对钢索施加张拉力是整体工程的关键步骤之一.通常大跨度钢结构利用施加在钢索上的张拉力解决支座的水平推力,同时使其产生反向挠度,减小结构在荷载作用下的最终挠度.预应力张拉设备的选用和设计是施工的重要环节,不同的张拉施工设备决定着不同的施工方法,为此在分析研究结构形式、施工方...     

大开口车辐式索承网格结构预应力施工技术研究

针对适用于体育场类建筑的大开口索承网格预应力空间结构体系,对此结构体系进行了施工分析,研究表明:此类结构体系的上弦钢结构为近似瞬变结构,索杆体系对其整体结构的刚度形成具有显著效应;且张拉施工的不同批次拉索间索力相互影响不容忽视,其结构性能与封闭式弦支穹顶结构差异较大。采用参数化有限元法,针对各张拉级数和张拉批数的张拉方案、各外立面钢结构卸载时机的施工方案、各斜撑安装时机的施工方案,分别进行了施工全过程仿真分析,研究了结构的整体位移、撑杆摆动、拉索索力、杆件应力以及临时支架反力等的影响;并综合考虑施工工艺可行性、经济性,得出此结构体系最佳的张拉方案为三批四级张拉方案、最佳的外立面卸载时机为外立面安装完成后、最佳的斜撑安装时机为预应力张拉完成后。并采用随机误差分析法,选取环索长度以及径向索索力作为控制目标进行耦合分析,确定了各控制项目的允许限值,并明确此结构预应力施工需进行力和位移双控。     

下弦管内预应力梭形空间桁架结构施工分析

介绍成都新国际会展中心工程中采用的下弦管内预应力梭形空间桁架结构这一较为新颖的预应力钢结构形式,并结合实际情况,以有限元分析作为辅助手段,指导预应力拉索施工。     

长江防洪模型大厅结构设计与分析

长江防洪模型大厅干流大厅主体部分单跨90m,长450m,采用120m跨钢管提篮拱+吊杆+90m跨预应力网架杂交空间结构。通过采用提篮拱及其吊杆作为屋盖网架的中间支座,将网架单向90m跨受力变为双向90m×90m受力,充分发挥了网架空间受力的优势;并在网架下弦设置预应力拉索,提高了结构的空间刚度;这些措施使该工程取得了较好的经济效益和建筑效果。重点介绍了结构选型、布置及分析,以及拱基础和预应力钢结构节点及网架支座的设计。     

下弦管内预应力梭形空间桁架静力分析

下弦管内预应力梭形空间桁架结构是梭形空间桁架与预应力相结合所产生的一种新型空间结构形式。探讨其结构分析的两种计算方法——等效荷载法和有限元法,分析预应力作用下桁架各杆件的受力性能,并讨论预应力对桁架刚度的影响。计算发现,预应力对上弦的影响很小,在跨中引起的压力接近于零;预应力对下弦的影响较大,在跨中引起的压力与预应力值相当。预应力对梭形桁架的刚度贡献主要包括索张拉预应力桁架反拱的主动控制作用和索作为下弦构件的被动控制作用,索张拉使结构内部产生的预应力刚化效应较小。     

大跨度煤场封闭结构预应力体系研究

针对顶部曲线较平缓的大跨度拱形钢结构,通过设置可抵抗拱方向荷载的张弦索和可抵抗反拱方向风吸力的斜索,形成了预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系,同时改善了拱形结构体系在不同方向荷载作用下的受力性能。采用有限元分析与实际工程设计相结合方式,以西来峰煤化工分公司焦化厂二期储煤场封闭项目为例,对非预应力钢桁架结构体系、预应力张弦钢桁架结构体系、预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系方案进行了体系选型研究。对上述3种结构体系的支座反力、主拱桁架弦杆轴力、结构竖向变形等方面进行对比分析,证明了张弦索-斜索钢桁架结构体系的优越性,同时针对预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系进行了布索方案分析,分析改变张弦索和斜索锚固端位置对结构弦杆受力及变形的影响,得出了张弦索布索范围覆盖拱架上弦受压区、锚固端位置接近拱架曲率最大处时,斜索上锚固端在拱架跨度的35%~40%位置时,对结构最有利;另外对张弦索、斜索的初拉力取值进行了方案比选,得到了拉索初拉力取值对结构杆件内力的影响规律,确定了张弦索、斜索初拉力取值均为1000kN较为合理。     

我国网架结构发展中的新技术、新结构

叙述了我国网架结构应用与发展中的基本情况,特别评论了在网架发展和开拓中的一些新技术,如组合网架、三层网架、预应力网架、斜拉网架等新型网架结构,拟夹层板法、下弦内力法、等代空间桁架位移法等网架结构分析方法,以及若干新型网架节点等.同时,文中还介绍了一些工程实例.     

体内预应力钢屋架成形过程研究

具有几何大变形的体内预应力钢结构在成形过程中索与结构的接触摩擦将会耗散大量能量,为了准确确定索力和结构内力,本文采用接触有限元法(简称接触算法)对体内预应力钢屋架结构进行成形过程研究。与模型试验结果相比,用接触算法计算的索力和结构内力与试验结果吻合较好。本文还对比了结构成形过程采用接触算法和施加温度载荷算法(简称温度算法)的结构内力,结果表明温度算法可能存在安全隐患,文中提出安全设计建议,并指出引入接触算法的必要性。     

预应力索网结构点驳接玻璃采光顶施工

深圳市民中心东区博物馆采光顶为大型预应力索网结构点支式玻璃天棚,使用预应力钢拉索网架作支撑结构,并选用铝包钢绞线作主要材料,在我国属首次.介绍预应力索网结构的施工方法和控制技术.     

悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳分析

悬挑式张弦梁结构是由传统张弦梁结构改进的高效空间结构,其单榀张弦梁结构由上拉索、弦杆以及下抗风索组合而成。由于此类结构的风致振动效应显著,有必要研究其风致疲劳效应的影响。为研究悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳损伤,以某体育场罩棚为研究对象,采用几何缩尺比为1∶150的ABS塑料刚性模型进行B类风场下的风洞试验,得到各测点的风压时程数据,转化为有限元模型的节点风荷载进行风致振动响应分析并得到拉索的应力时程。利用雨流计数法对拉索的应力时程进行统计计数,并结合EuroCode2中所推荐的拉索S-N曲线,采用Miner准则对拉索的疲劳损伤进行线性累积,从而对该悬挑式张弦梁结构中的拉索进行疲劳损伤评估。结果表明：拉索构件的风致疲劳损伤随风向角变化明显,最不利风向角在180°附近;由于拉索构件的几何非线性特性,其疲劳损伤随风速变化呈非线性增长趋势。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。