拉索预应力网壳结构的优化设计
拉索结构的稳定性分析与设计
拉索结构的稳定性分析与设计引言：拉索结构是一种基于张力原理的特殊结构，通过利用绳索或钢缆的张拉来支撑和稳定建筑物。
随着现代建筑设计的发展，越来越多的项目采用拉索结构，因其独特的美学价值和结构优势而备受关注。
本文将详细讨论拉索结构的稳定性分析与设计的重要性以及其中涉及的关键因素。
1. 拉索结构的基本原理拉索结构依靠绳索或钢缆的张力来抵消荷载并保持结构稳定。
其基本原理可以归纳为以下几点：1.1 张力平衡原理：拉索结构中的绳索或钢缆在受力作用下产生张力，通过合理控制张力的分布，可以平衡外部荷载，并确保结构的稳定性。
1.2 黏滞效应原理：拉索结构中的绳索或钢缆具有一定的可伸缩性，能够在荷载变化时发生位移，从而减小结构受力。
1.3 几何稳定原理：拉索结构的几何形态通常为非线性曲线或曲面，其自身形态也能够提供一定的稳定性。
2. 拉索结构的设计要点2.1 荷载分析：在拉索结构的设计中，准确评估所涉及的各种荷载是至关重要的。
包括静荷载、动荷载、温度荷载和地震荷载等。
对不同荷载的性质和作用进行综合分析，确保设计的可靠性和稳定性。
2.2 张力分析：拉索结构的稳定性取决于绳索或钢缆的张力分布，应根据荷载情况进行合理的张力分析。
通过数学模型和计算方法来确定拉力的分布，以保证结构的稳定性。
2.3 材料选择：拉索结构中使用的绳索或钢缆材料要具备足够的强度和耐久性。
不同项目和设计要求可能需要不同类型的材料，如高强度钢缆、碳纤维绳索等。
材料选择应综合考虑结构性能、成本效益和环境要求等因素。
2.4 端部支承：拉索结构的稳定性也与其端部的支承方式密切相关。
常见的支承形式包括固定支承、钢球支承和摆度支承等。
正确选择和设计支承方式，能够增加结构的稳定性和可靠性。
2.5 防腐蚀和维护：拉索结构常处于户外环境中，容易受到氧化、腐蚀和外力破坏的影响。
因此，适当的防腐蚀措施和维护计划是确保结构长期稳定运行的重要因素。
3. 拉索结构的稳定性分析方法3.1 数值模拟：拉索结构稳定性分析常借助有限元分析等数值模拟方法。
导师姓名-山东建筑大学
2007、1
山东大学出版社
[28]王建明,张静,周学军,王示.金属拱形波纹屋面的整体稳定性分析与极限承载力计算[J].山东工业大学学报,2000,(5).
[29]王建明,张静,王示,周学军.金属拱型波纹屋面有限元参数建模及示,王建明.拉索预应力钢结构塔有限元分析及合理设计[J].工业建筑,2000,(3).
[18]周学军,陈鲁,曲慧.多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构,2003,(4).
[19]周学军,崔涛,柳锋.济南战役纪念馆拉索预应力网格结构设计[J].工业建筑,2003,(10).
网壳结构非线性及随机缺陷分析
厨壳鳍掬非线性殿随机缺路分析结构形式，目前常用的有些拉桁架、框架、斜拉网架、斜拉网壳等。
从外形来分，可分搀两檠缩构和瞄壳结梅。
当阏格结构为平板澎状露帮为网蘩结构（圈ｌ。
１），黼格结构为曲蕊形状并具有壳体的结构特性时即为网壳结构（图１．２）。
圈ｌ。
ｌ阏繁结稳謦１．２弼壳络耩曲面上的两个燕曲率之积称为曲面该点的高斯曲率，用七袭示：嘲肾去素（１．１）ｌｈ』ｋ式中：ｈ、量：一一在曲面ｐ点所有法曲率中，有两个取极值的曲率（最大与最小曲率）称为ｐ点豹燕蘧搴，菝蠢释素：表示；Ｒ，、凡一一对腹主曲率的两个曲率半径。
瓣壳结｛鸯一般狻嵩囊鼗率分海妇下三类：１．正高斯曲率网壳结构，此类网壳缩构两个燕曲率同号，薤羁嶷，双｜ｌ垂赢嚣毙、薅黧撵耱瑟瓣轰等。
２．负高斯曲率网壳结构，指曲面上两个主曲率符号相反，隧麦、双藏抛鐾嚣瓣壳结构等；即七，·七：》Ｏ，如球即七，·七２《Ｏ，如扭３．零高斯曲率网壳结构，曲面上一个方向的擞曲率为零，如丸＝Ｏ，其主曲率半经建＝ｍ，嚣另～个方囊豹主魏率妻≠Ｏ，跫＝定篷，她避蘧嚣已是罄塑网受，如柱睡网壳和圆锥网壳结构等。
攘据网嶷夔屡数不同，又分必单层弱壳、双攫翅壳：三层掰壳班及不嚣屡数的网壳组合形成的组合网壳。
ｌ。
ｌ。
２空阔潮壳续构形式的发装过援网壳结构的发展曾经历了一个漫长的历史演燮过程，早期的网壳结构形式～般为穹顶。
出于材料的限制，这壁穹顶多是翊砖或石头翻作丽成。
我国古代寺庙中的无梁殿，古罗码大量的宗教建筑多采用石料或砖建造圆形域圆柱形穹项，这些穹顶的跨发都不大，一般在３０ｍ～４０ｍ，厚度与跨度之院在ｌ服Ｏ左右或更大，舀硕士学位论文重也很大。
钢筋混凝土结构出现后，薄壳结构受到了人们极大的重视。
由于薄壳结构主要承受压力，更合理地利用了混凝土材料的力学性能，又能将承重结构与维护结构的两种功能融合为一体，厚度小，自重轻，能覆盖大跨度空间，并且与传统的平面结构相比，其造型较灵活，传力路线直接、明确，受力性能良好，因而得到了广泛的应用。
预应力网壳-索穹顶结构动力性能分析
孙
可等 ： 预应力网壳 一索穹顶结构动力性能分析
５ ９
个结构 的 内力重 新 分布 。对 于 撑 杆施 加适 当大小 的 预应
力， 可以使网壳 的节点位移 发生改 变 ， 导致柔性单 元的 内力
变化 ， 而提高或者降低整个 网壳 的刚度 。 从 文 中分别 分 析 了整 个 网 壳 在 升 温 ３ ０ ３５ ３０ ３５ ０ 、２ 、５ 、 ７ 、
５ ８
低
温 建
筑
技
术
２ １ 年第 １ 期 （ ００ １ 总第 １９ ４ 期）
预 应 力 网壳 一索 穹顶 结构 动 力 性 能分 析
孙 可 ， 刘 晚成
１０ ４ ） ￥ ０ ０ （ 东北 林 业 大 学 土 木 工 程学 院 。 哈 尔 滨
【 摘
要】 对预应力网壳 一 穹顶组合结构进行动力特性研 究。利 用 Ａ Ｓ Ｓ有限元分 析软件 ， 用 ＬＮ ８ 索 ＮＹ 选 ＩＫ
４０Ｃ时产生的预应力对于整个结构 自振 频率 的影 响。网壳 ０￣
在 不 同预 应 力 下 的 基频 如表 １ 示 。 所 表１ 不 同预 应 力 下 结 构 的 基 频
图３ 不 同外 荷 载下 结构 前 １ 阶 自振 频 率分 布 Ｏ
和 ＬＮ Ｉ Ｉ Ｋ Ｏ单元建立有限元模 型 ， 采用分块 ＢｏｋＬｎ ｚ￥ ｌ ａｃｏ 法对 自平衡 预应 力网壳 一索穹 顶组合 结构进 行模态 分 ｃ 析。通过模态分析得到预应力网壳 一 穹顶组合结 构的 自震频 率和在外荷 载作用 下的结构 自振频率 ， 索 以及结 构 的振型图。由于预应力网壳 一索穹顶组合结构有多个对称轴 ， 以出现多个相近 的频 率对 ， 所 振型 图中也 出现多个
模 型中采用 ＬＮ ８单 元模拟 ； 构下部 网壳 中 的预应力 柔 ＩＫ 结
新型拉索—单层柱面网壳结构的稳定性和参数分析
Ｋｅ ｏｄ ：ｅ ｐ ａｌ ｓ ｇ — ｙｒ ｙｎ ｒ ａ ｒ ｉ ｌ ｅ ｈｌｓ ｃ ｒ；ｏｌ ｅｒ ｕ ｋ ｎ ； ａ—ｉ ｌ ｅ ｅｔ ｕｖ ｙｗ ｒｓｎｗ ｔ ｅｃ ｅ ｉｌ ｌ ｅ ｌ ｄｉ ｔ ｕａ ｄｓｅ ｔ ｔ ｅ ｎｎ ｎａ ｃｌ ｇｌ ｄｄｓ ａ ｍ ｎ ｃ ｒｅ ｙ ｂ － ｎ ｅａ ｃ ｉ ｃ ｅｃ ｔ ｌ ｌ ｒ ｕ ｕ ｉ ｂ ｉ ｏ ｐｃ
的非线性稳定性能。
关键词 ： 新型拉索一单层柱面 网壳结构 ； 非线性屈 曲； 荷载一位移 曲线
中图分类号 ：Ｕ ３ Ｔ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号：０ ８—１３ （０ ０ ０ ０ ８ａ ｉｉ ｎ ａ ａ ｅ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｔ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓ ｔ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ａ ｎ ｗ ｙ ｅ ｐｒ － ｔ ｅ ｓ ｔ
摘
要： 为了确定新 型拉索一单层柱面网壳结构从稳 定平衡状态变 为不稳定平衡状 态的临界荷 载和屈 曲后性态 ， 利用有 限元
分析软件 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 建立梁单元 、 杆单元 和索单元 的组合有限元模型 ， 采用弧长法对新型拉索一 单层柱面网壳结构在不 同荷载工 况下初始缺陷的非线性屈曲进行 了弹性大挠度跟踪分析。通过 改变结构参数 、 几何参 数等因素 ， 较深入地研究 了该新型结构
四川建筑科学研究
８ ８
Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｉｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｕｌ ｎ ｃｅ ｃ ｄ
第３ ６卷
第 ２期
２１ ００年 ４月
新型 拉 索一 单 层 柱 面 网壳 结构 的稳 定 性 和 参 数分 析
徐英雷 ， 王秀 丽
（． Ｉ 中铁 工程设计咨询集团有限公司建筑工程设计研究 院 ， 北京 ２ 兰州理工 大学土木工程学院 ， ． 甘肃 兰州 ７０５ ） ３０ ０ １０５ ； ００ ５
体外预应力拉索结构
体外预应力拉索结构
体外预应力拉索结构是一种建筑结构形式，其主要特点是通过设置在结构外部的预应力拉索来对结构施加预应力，以提高结构的承载能力和抗变形能力。
体外预应力拉索结构通常用于大跨度结构，如桥梁、体育场馆、展览馆等。
体外预应力拉索结构的优点包括：
- 提高结构的承载能力和抗变形能力；
- 减小结构的挠度和裂缝宽度；
- 提高结构的耐久性和稳定性；
- 减小结构的自重和用钢量；
- 改善结构的使用性能和外观效果。
体外预应力拉索结构的缺点包括：
- 拉索容易受到外界因素的影响，如风雨、温度变化等，需要采取相应的保护措施；
- 拉索的锚固和张拉技术较为复杂，需要专业的技术人员进行操作；- 拉索的使用寿命相对较短，需要定期进行检查和维护；
- 拉索的防腐和防锈处理较为困难，需要采用特殊的材料和工艺。
体外预应力拉索结构是一种具有较高承载能力和抗变形能力的建
筑结构形式，适用于大跨度结构的建设。
但是，其缺点也需要在设计和施工中予以考虑，并采取相应的措施加以解决。
(完整版)斜拉桥施工索力张拉控制及优化
斜拉桥施工索力张拉控制及优化研究背景：随着经济和技术的发展，以及斜拉桥合理的结构形式，我国修建了大量的斜拉桥。
因此该类桥梁的施工控制就显得尤为重要。
国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究，提出了卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、自适应控制法、无应力状态控制法等许多实用控制方法。
这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析，通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整，达到对施工误差进行控制的目的。
施工控制的方法必须与各类斜拉桥设计、施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制的目标。
目前国内大多数斜拉桥的施工控制都是针对常规的混凝土斜拉桥进行的，其相应的控制方法也是针对常规混凝土斜拉桥的施工特点提出来的，本文着重阐述对于常规混凝土斜拉桥的施工控制过程中的索力张拉控制及优化方法。
斜拉索施工过程：斜拉索安装完毕，即进行张拉工作。
张拉前对千斤顶、油泵、油表进行编号、配套，张拉设备定期进行标定。
斜拉索正常状态按设计指令分2次张拉，第1次张拉按油表读数控制，张拉时4根索严格分级同步对称进行；第2次张拉是在监控利用频率法测完索力后，以斜拉索锚头拔出量进行精确控制。
施工监控包括对索力、应力、应变、线形、温度、主塔偏位的监控。
施工监控在凌晨气温相对稳定时进行，保证在凌晨5点前完成。
索力测试采用应变仪捕捉索自振频率，当测出索力误差超过2时，应对索力进行调整，直到满足要求。
索力调整完毕立即对应力、应变、线形、温度、主塔偏位进行测量。
可分阶段地进行张拉、调索。
在牵索挂篮悬浇时，在控制好挂篮底模标高后，在节段砼灌注过程中，当砼灌注至1/4、2/4、3/4，及砼灌注完后，均需进行调整索力及挂篮底模标高。
当主塔施工至与边跨合拢前、中跨合拢前和合拢后、二期恒载安装后均需按设计要求对全桥斜拉索进行统一检测调整，使全桥线型满足设计要求。
并在对每节段主梁悬浇进行监控时，对主梁最前端的5～6对拉索的索力进行测定，观察其变化幅度是否在设计范围内。
网架(网壳)结构支承方式及支座设计的探讨
网架（网壳）结构支承方式及支座设计的探讨合肥水泥研究设计院钢构公司张长根内容摘要：在网架(网壳)结构设计中，下部支承结构、支座型式及边界条件的选定，对网架（网壳）结构的稳定性、杆件内力、支座反力、节点位移、用钢量等至关重要。
在实际设计中通过把网架和下部结构连成一体整体分析计算，选择合理的下部支承结构及支座型式，以期使网架(网壳)结构设计更安全、经济、合理。
关键词：支承结构、支座型式、支座节点、边界条件、弹簧刚度0引言在各类空间结构中，刚性体系中的网架( 网壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力性能好(理论上杆件只受轴力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能，因此网架(网壳)结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。
但网架(网壳)结构如果其支承结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架（网壳）结构的安全性和经济性造成重要影响。
1. 支承结构与支承方式目前在很多工程中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事先假定的边界约束条件进行设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承结构中。
把网架（网壳）和下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可以通过弹性约束方法模拟，但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难估算准确，算出来的结构内力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全隐患。
下部结构可能是柱，也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结果肯定是不相同的。
另外，分开计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期和位移计算均不准确。
通常网架的支承可以分为周边支承、点支承以及点支承与周边支承混合使用三种方式，周边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支座以较大的间距搁置于独立梁或柱上，柱子与其他结构无联系。
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壳结构全过程计算分析的过程 ,也就是在设计或分析时根据 屋面荷载的可分性 (因屋面荷载可以分级分批的施加) ,施工 设计与工艺的可行性 ,结合具体情况来选择预应力施加的顺 序及大小 。
以普通的受拉杆件为例 ,若对该受拉杆件施加预应力 , 使之首先承受压力 ,则在外荷载作用下 ,首先应抵消预压力 后才开始受拉 ,这样利用受拉构件材料的承载力 ,是从 - f y 到 + f y ,当然对它施加预应力的高强钢材将始终受拉 。如果 杆件在 开 始 时 先 受 一 部 分 荷 载 作 用 而 受 拉 , 使 应 力 达 到 + f y ,已经耗尽了其承载力 ,这时再以高强钢材对之施加预 压力 ,把 拉 杆 中 的 拉 力 抵 消 掉 , 甚 至 可 以 使 之 受 压 , 达 到 - f y ,则拉杆又恢复了承受外载的能力 ,在第二部分荷载作
拉索预应力网壳结构的优化设计 3
周学军
王建明
刘锡良
(山东建筑工程学院 济南 250014) (山东大学 济南 250001) (天津大学 天津 300072)
摘 要 : 预应力网壳结构是一种新型空间结构 ,它将预应力技术引入空间钢结构 ,拓展了预应力技术的应用范围 。首 次提出利用数学规划 ,解决在给定结构布局和布索方案的前提下求解空间网格结构最佳预应力值的方法 ,解决了这一技术 的关键问题 ,并参照工程实际 ,提出了预应力度的合理取值 。 关键词 : 预应力网壳结构 优化设计 数学规划
Ai|
≤ε,则停止 ,取{ A (1) }
和{ T}为最优解 ,否则将{ A (1) }当做初始方案 { A°} 回到第 1
步重新开始 ;直至满足收敛准则 。
这个方法的优点是既考虑了应力约束 ,又考虑了变位约
束 ,而收敛准则又要求 A ( k +1) ≈ A ( k) ,因而最终解也会满足变
位约束 。
是在网壳结构就位后 ,先加部分荷载使之处于受荷状态 ,首
先利用杆件的承载力 ,然后张拉钢索 ,对杆件施加预应力至
其反向承载力的极限 ,最后加上余下的全部荷载 ,达到杆件
承载力的设计值 。由于这种方案 5 次利用杆件的承载力 ,又
只张拉一次预应力 ,故施工简便 ,经济效益较好 ,常被采用 。
(3) 五阶段设计理论 :加载 →张拉 →再加载 →再张拉 →
Industrial Construction 2001 ,Vol131 ,No19
用下 ,又可使之由压应力 - f y 增至 + f y ,这样就反复利用钢 材承载力的 5 倍 。一般而言 ,预应力加载方案的设计阶段数
n 与反复利用钢材承载力的倍数 k 存在下列关系 :
k = 2 n - 1 ( n = 2 ,3 ,5 ,7)
(1)
从对拉杆施加预应力的方法来分 ,在工程中常用的加载
方案有下列三种 :
(1) 两阶段设计理论 :张拉 →受载 。这种方案张拉钢索
先于结构受载 ,利用了杆件的 3 次承载力 ,施加预应力的工
艺比较简单 ,一般可在现场完成 ,但结构的效率较低 。
(2) 三阶段设计理论 :加载 →张拉 →再加载 。这种方案
3 最佳预应力值的选择
这是预应力网壳结构的技术关键 ,也是本文研究的重
点 。现在我们考虑两个问题 :
问题 1 :给定结构布局 、几何平面布置和杆件截面 ,在多
种工况和约束条件下求最佳预应力值 ,使结构的承载力最
高。
问题 2 :给定的结构布局和几何平面布置 ,在给定的多种
工况和约束下 ,求最优各杆截面和最佳预应力 ,使结构的用
许用压应力 (绝对值) 和容许变位 。
λ为荷载提高因子 ,{ T}为预应力列阵 ,其行数等于预应
力杆件数 ,{ A}为杆截面面积列阵 。
问题 1 的数学表达式为 : 给定{ A} ,求{ T}和 λ使λ最大 。
约束条件 : λ{σ+ } + [σ°]{ T} ≤{σ+ }
λ{σ- } - [σ°]{ T} ≤{σ- }
4 预应力索的安全度及预应力度的选择 预应力网壳结构由于利用了预应力索的高强作用 ,因而
可以提高结构的承载能力 ,降低材料消耗及增强体系刚度 , 但是预应力索塑性差 ,其破坏无预兆 ,且其破坏所导致的后 果不堪设想 ,故在设计时应充分考虑预应力索的安全度 ,并 合理选择索的预应力度 。
(1) 安全度系数 :参照《建筑结构荷载规范》( GBJ 9287) , 基于索在整个结构中的关键作用 ,建议其综合荷载系数取 113 ;参照《混凝土设计规范》( GBJ10288) 对钢绞线的规定 ,钢 索的材料分项系数可取 115 ;结合预应力钢结构的实践 ,增设
OPTIMIZATION DESIGN OF PRESTRESSED LATTICE SHELL STRUCTURE
Zhou Xuejun (Shandong Institute of Architecture and Engineering Jinan 250014)
( Shandong
Wang Jianming University Jinan
力均不满 ,则计算该杆的应力比 :
βi =
λ°σi+
+ { T}T{σ0i } σ+
,
λ°σi-
- { T}T{σ0i } σ-
(3)
i
i
max
将该杆截面修改为 :
A
(1) I
= {βiAi , Ai }max
逐杆按此修改 ,得修改方案{ A (1) }
④检查收敛准则
,如果 |
A
(1)低 。
上述两个优化问题有着密切的联系 ,而且是从实际工程
应用出发而得到的 。问题 1 可用于已有房屋的加固改造 ,用
预应力的方法来提高其承载力以适应新的要求 ,可通过线性
规划的方法求解 。问题 2 可用于设计新结构 ,它可以用一系
列问题 1 的解去逼近 。 设 : [σ°] 、[ u°]为预应力索的预拉力 T = 1 时结构各部位
λ{ u} + [ u°]{ T} ≤{ u}
(2)
λ ≥1 , 0 ≤{ T} ≤{ T}
70
第一行约束表示各杆拉应力的约束 ;第二行约束为各杆 压应力的约束 ;第三行为各节点变位约束 ;第四行为预应力 约束 ,合理的预应力至少不应使结构承载力降低 ,故要求 λ ≥1 ,由于工艺 、材料或设计上的限制 ,预应力可能有个上限 { T}不得超过 。如在实际工程设计中 ,对于拉索而言 ,一般预 张力取其极限承载力的 40 %左右 。
为建立线性规划 ,首先要做结构分析 ,求出{σ+ } ,{σ- } , { u} ,{σ°}{ u°}等 ,式 (2) 是线性规划问题 ,由于约束数远多于 变量数 ,一般可转换成对偶线性规划求解 。
现在来研究问题 2 ,该问题的数学表达式为 : 给定 n 个工况的荷载 [ P ] , 求截面 { A } 和最佳预应力 { T} ,使结构最轻或造价最低 。 约束条件 :同式 (2) 对这个问题 ,我们采用满应力优化准则 ,用连续几次问 题 1 的线性规划来逼近 ,只要取足够的精度 ,问题 2 便可解 决 。具体方法如下 : ①取一个初始方案{ A°} ,在给定工况 [ P ]作用下 ,按问 题 1 求解最佳预应力{ T°}和载荷因子 λ°。这个解表明 ,如果 施加预应力{ T°} ,可使在{ A°}状态下使结构承受的荷载提高 至 λ°[ P] 。
预应力网壳结构是一种新型空间结构 ,目前国内外还少 见有系统的研究 ,过去的研究也大都以解决实际工程问题为 目的展开实用性研究 。预应力网壳结构的技术关键是寻找 在网壳基本结构中利用钢索所施加的最佳预应力值及最佳 布索方案的选择 ,即预应力网壳结构的优化设计 。最佳预应 力值应该是使结构在施加了预应力后取得最轻设计时的预 应力值 ,也就是说由于预应力的施加 ,在网壳基本结构中应 该产生最大量的减力杆 ,少量的中性杆和增力杆 ,施加的预 应力 ,是人为引进的一种结构控制力 ,籍此可对结构在静载 作用下的内力和变形进行调整 。本文将首次利用数学规划 中的线性规划方法来寻求网壳结构的最佳预应力值 。
工业建筑 2001 年第 31 卷第 9 期
超张拉系数 ,取 1110 ,因此索的总安全系数 k 应不小于 : k = 113 ×115 ×1110 = 2115 ,建议 k 取 215 。
再加载 。这种加载方案利用了 9 次杆件的承载力 ,故经济效
益高 ,但是由于多次预应力使施工和构造较繁 ,而且设计还
要考虑荷载的可分性和实施的现实可能性 。例如攀枝花体
育馆工程中 ,屋面荷载可分 3 次加上 ,即网壳在设计标高就
位后 ,首次隔环加上约半数混凝土屋面板 ,施加第一次预应
力后再加上余下的约半数屋面板 ,施加第二次预应力后再加
的应力和变位 ,如果有几根预应力杆 ,则此阵的行数与预应 力杆件数相等 ,其中 [σ°] 、[ u°]的求法可以采用非线性有限
单元法 。
{σ+ } 、{σ- }为无预应力时 ,结构各部位在各种荷载工况
下的最大拉应力和最大压应力 (取绝对值) ,亦可称包络应力 。 {σ+ } 、{σ- } 、{ u}分别为受拉许用应力 (拉杆设计强度) ,
250001)
Liu Xiliang ( Tianjin University Tianjin 300072)
Abstract : The prestressed lattice shell structure is a kind of a novel space structure in which the prestress technique was introduced into space steel structures ,thus the using range of the prestress technique is widened. The method of calculating the value of proper prestress is given for the first time according to the arrangement of cable and the type of space structure with the method of linear program and this is the key problem in this new technique. Keywords : prestressed lattice shell structure optimization design method of linear program