张拉索杆结构体系设计中的若干问题

张拉索杆结构体系设计中的若⼲问题
　体系的选择
　单向受⼒体系的布置、索张⼒施加和控制相对⽐较简单，受⼒明确。

当其为单跨为，可不受⽀座刚度影响；但当为多跨连续时，⽀座的压缩刚度对结构内⼒和变形有相当⼤的影响。

常为不太⼤建筑⾯积空间及荷载情况下采⽤。

　双向受⼒体系的布置，可有多种型式，其索的张拉⼒的施加和控制⽐较⿇烦，受⼒复杂。

但在相同建筑⾯积空间及荷载情况下索的张⼒较⼩，且常可省去⼀些重⼒性索和稳定性索。

故相对较省钢，⽽为较⼤建筑⾯积空间及荷载情况下采⽤。

　体系的布置
　单向受⼒体系布置中，常需设重⼒性索，必要时应布置稳定性索。

　双向受⼒体系布置中，多在短向布置主受⼒基本结构组件，长向布置辅受⼒基本结构组件的单元，⼆者的横向撑杆常共⽤。

当辅受⼒基本结构组件的某些索元与重⼒性索位置⼀致时，⼆者可合⽽为⼀。

平⾯⾃平衡基本结构组件及平⾯钢桁架常作为单向受⼒体系的中间⽀座，此时应考虑其平⾯外稳定性的保证和必要的⽌失稳元件的设置。

　荷载、作⽤值及其可能组合对于张拉索杆这种柔性结构，理应采⽤⾮线性⼆阶分析⽅法进⾏结构计算，其荷载作⽤也应先组合，后逐级施加，但在实际中很难实施。

⼀些研究分析表明：对于⼀般不⼤的张拉索杆结构，如具有适当的初张⼒时，可以按⼀阶分析，荷载作⽤采⽤线性组合，构件计算中考虑⼆阶效应。

这样引起的误差不会很⼤。

　活载，风载与地震作⽤等可变性荷载作⽤的可能组合及其组合系数的选择，应按现⾏《建筑结构荷载规范》执⾏。

考虑到尚⽆数⼗甚⾄千百年⼀遇的风载同时发⽣地震的历史记载，⽽且⼆者的峰值⼜都是瞬间⼀过性的作⽤，玻璃幕墙建筑结构的⾃重⼜不很⼤，故对这种结构⽽⾔，风载作为第⼀可变荷载与地震作⽤组合似不必要。

当然设防烈度下的地震作⽤与可能的风载组合是应该的。

　张拉索初始张拉应⼒值的选定与最⼩值的控制
　张拉索杆结构同其它结构的根本区别在于其受拉杆件应始终处于张拉状态，即必须保持其内⼒是正定性。

⼀旦呈现⾮正定时，结构刚度将极⼤降低或承载⼒丧失。

⽽保持张拉杆受⼒正定性的关键是正确地设定其初张⼒值。

初张⼒值设置过⼩，不利荷载作⽤下，⼀些张拉杆将因其内⼒减⼩为零(负)⽽退出⼯作，致使结构性能退化；如果初张⼒值设置过⼤，不利荷载作⽤下，某些张拉杆将因其强度不⾜⽽破断，致使结构毁坏；如其截⾯设计过⼤，不利荷载作⽤下，这些张拉杆虽不会因其强度不⾜⽽破断，但却材料增多，索直径粗影响结构的轻盈通透性。

对于结构组件，当作为玻璃幕墙结构，可能承受正、反两⽅向荷载时，其主张拉索杆的初张应⼒值σ0的范围可按以下建议设置：
　对于普通强度不锈钢材，当以其抗拉屈服强度设计值fd考虑时，设为：
25%≤σ0/fd≤50% (1) 对于⾼强度钢材，当以材料抗拉极限强度设计值考虑时，如取其设计值为：fd≤0.45fu，将其代⼊式
(1)取整则有：
12%≤σ0/fd≤22% (2) 需要指出的是，初张⼒对张拉索结构是必须的，且随其值的增⼤，组件刚度也有提⾼，但提⾼有限，不如增⼤张拉索的⾯积有效。

　⾄于重⼒性索的初张⼒可不必施加过⼤，σ0/fd≈10%；稳定性索的初张⼒，则应根据被保证构件稳定性需要的⽀撑⼒，参考有关资料确定。