新型竖向预应力钢结构体系拉索截面积及预拉力确定理论.pdf

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1、江苏科技大学攻读硕士学位研究生论文题目新型竖向预应力钢结构体系拉索截面积及预拉力确定理论研究方向钢结构学科、专业结构工程研究生姓名顾盛导师姓名唐柏鉴填表时间2012年3月17日II江苏科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：顾盛日期：2012年3月17日学位论文使用授权说明本人完全了解江苏科技大学关于收集、

2、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：顾盛导师签名：唐柏鉴日期：2012年3月17日I主要符号表主要符号表1.单个符号含义A截面积E弹性模量I惯性矩L长度/跨度H巨型层层高（主符号）；水平荷载（上标）PC预应力拉索b刚性八字支撑，框架梁（第7章）c框架柱（第7章）mb巨型梁mc巨型柱cl巨型柱柱肢cw巨型柱人字形腹杆bw巨型梁腹杆支

3、撑（拉索）与水平线夹角n各大层包含的小层数T初始预拉力V竖向荷载F力，集中荷载M弯矩Q剪力P拉索轴力N八字支撑轴力（主符号）；大层层数（下标）f水平均布荷载q竖向均布荷载侧向位移柔度，巨型梁或巨型柱的跨中位移K刚度江苏科技大学工学硕士学位论文2.典型符号释义A拉索截面积PCE巨型柱柱肢的弹性模量clI巨型梁的截面惯性矩mbK下标中第一个符号PC表示构件名称，下标中第二个符PCJ,号J表示构件所在的楼层位置。K表示第J大层拉PCJ,索的抗侧刚度。T上标T表示引起位移的因素，下标中第一个符号mb表mb,N示构件名称，下标中第二个符号N表示构件所在的楼T层位置。表示预拉力T作用下第N大

4、层巨型梁跨mb,N中竖向变形。H上标H表示引起侧移的因素，下标J表示楼层的位置。JH表示由水平荷载H引起的第J大层侧移。JVP上标V表示引起拉索轴力的因素，下标N1表示拉索N1V所在的楼层位置。P表示由竖向荷载引起的第N1N1大层拉索的轴力增量。HN上标H表示引起八字支撑轴力的因素，下标N表示八N字支撑所在的楼层位置，主符号N表示八字支撑的轴H力。N表示由水平荷载引起的第N大层八字支撑的轴N力增量。摘要摘要新型竖向预应力钢结构体系将预应力应用到竖向建筑钢结构体系中，预应力拉索参与抗侧。针对三个原创体系“巨型钢框架—预应力复合支撑体系”、“巨型钢框架—拉索支撑体系”、“预应力巨

5、型支撑-钢框架体系”，采用简化模型理论推导、精细模型数值分析及部分基础性试验相结合的研究方法，着重研究了各单个体系静载受力机理、拉索作用、预应力拉索关键参数确定理论。论文以深入、系统研究巨型钢框架—预应力复合支撑体系为重点，巨型钢框架—拉索支撑体系、预应力巨型支撑—钢框架体系为验证和补充，最终总结各单个体系拉索截面积及预拉力确定准则和理论，归纳出竖向预应力钢结构体系拉索参数确定准则及一般分析方法，主要研究工作及相应研究成果如下：（1）巨型钢框架—预应力复合支撑体系分别研究竖向静载、水平静载下复合支撑内力不平衡的原因和调平方法，并建立了拉索初始预拉力及拉索截面积确定理论。竖向荷载下，由于巨

6、型柱剪切刚度的存在，导致力传递分流，复合支撑内力增量不平衡，八字支撑内力增量大于拉索内力增量；对称荷载下的不平衡，只能采用对称手段调平，即通过调节拉索初拉力，实现复合支撑内力平衡；建立了竖向荷载下影响系数调平方法及拉索预拉力确定理论。水平荷载下，由于巨型结构每大层的上、下半段抗侧刚度不同，进而巨型柱上、下段剪力不同，导致复合支撑内力增量不平衡；水平集中力下，八字支撑内力增量大于拉索内力增量；反对称均布荷载下，拉索内力增量大于八字支撑内力增量；反对称荷载下的不平衡，不能采用对称手段（调节拉索预拉力）调平，可通过调节拉索直径，实现反对称水平荷载下的复合支撑内力平衡；建立了水平荷载下影响系数迭

7、代调平方法及拉索直径确定理论。基于体系在竖向静载、水平静载下的受力特征，确定了拉索期望作用，并依据该期望作用，建立了拉索直径和预拉力确定准则。拉索截面积由“水平荷载作用下，结构的最大层间位移达到设计目标值”及“水平荷载下，复合支撑内力增量平衡”双重准则确定；拉索初始预拉力以“竖向荷载下，复合支撑内力增量平衡”为确定准则。基于数值分析结构变形图，进行一定的简化，得到竖向荷载及水平荷载下，结构变形模型，基于上述变形模型，依据结构变形叠加