分级张拉的双向张弦梁结构找形分析

《分级张拉的双向张弦梁结构找形分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第七届全国现代结构工程学术研讨会分级张拉的双向张弦梁结构找形分析王秀丽常文兵高月梅李永祥(兰州理工大学土木工程学院，兰州730050)摘要：对分级张拉的双向张弦粱结构进行找形分祈，提出了厩向张弦粱结构预拉力的计算公式。运用ANsYs有{56i元分析软件，采用改进的逆选代方法的思路，以温度体载荷为手段模拟结构的分级张拉，进行双向张弦梁结构找形，并结合算例进行详细说明。关键宇：双向张弦粱结构，预拉力，温度体载荷，分级张拉．找形由于张弦梁结构自身特点，根据其不

2、亩】受力状态定义：①零状态，无预应力的放样状态：②初始态：无外部荷载作用时的空问形体及预应力分布：③工作

3、状态：外部荷载下的荷载状态⋯。结构零状态时的几何尺寸是加工放样尺寸：初始态时的几何尺寸一般为设计蓝图中的尺寸。因为张弦粱结构在张拉过程中有明显变形，所以在施工前根据初始态的几何位形和拟定的钢索预拉力反算出零状态的几何位形，求得各节点坐标作为加工放样的依据。文献[2]提出了逆迭代法找形，其基本思路是：①将端头索断开，释放屋架上、下弦的水平约束，得一静定结构体系；②假定结构的零状态几何位形：③将端头索的预拉力水平分量作为外力反向作用与屋架上下弦处，迭代求解结构的零状态位形。这种处理方法固然可以求出零状态的几何参数和初始态预应力分布，但是如果要在此基础上继续进行荷

4、载态分析，则举步为艰”1。文献[3]在逆迭代法基础上提出了以初应变为媒介的改进的逆迭代法。改进的逆迭代法不是将端头索断开，而是给端头索一个初应变(预估)，使结构在变形协调后索的内力等于设计的预应力，反复迭代，求得结构零状态的几何尺寸和初始态的预应力分布。该方法在分析过程中不破坏结构的完整性．既可达到施加预应力的效果，又有利于在荷载态阶段的力学性能分析。目前，张弦粱结构找形的文章多针对单向张弦梁结构，对有广泛应用自自途的双向张弦粱结构找形方面的研究还很少。因此，本文借鉴文献[3]的思路，对双向索网施加分级温度体荷载模拟分级张拉力，最终达到预拉力计算公式确定的数

5、值，完成对双向张弦梁结构的分级张拉找形研究。一、预拉力取值索内引进预拉力的目的是形成必要的刚度并获得理想的几何位瑕“1。最佳预拉力就是存满足咀上两个前提下，使刚性结构受力最小“1。目前国内外尚未对张弦粱结构的《佳预拉力提出合理的确定方法“1a文献[1][7_9]对张弦梁结构的预拉力取值进行了探讨。本文以张弦粱结构上弦跨中弯矩近于零作为预拉力的控制条件，借用三铰拱支座水平作用力计算公式，考虑端部索与水平方向的夹角，进而求出索预拉力只网卜4为张弦梁结构到三铰拱结构在力学上的演化过程。瘫图1张弦粱结构图2以F，取代撑杆的张弦粱结构力学示意图工业建筑2007增刊第七

6、届牟围现代结构工程学术研讨会匕斫巧]；『—、l————————————上———————二一圉3有弹性支撑的三铰拱结构力学示意图固4与三铰拱等跨等荷载的简支梁在三铰拱中，水平作用力为：，。=．兰三[7】，肘：一简支粱跨中的弯矩，，一三铰拱的矢高J图1中，各索段张力的水平分量大致相等，撑杆提供的作用力可由索张力在撑杆方向的分量求得，各撑杆的作用力假定为同一值R。图2中．以届代替张弦梁结构的撑杆，端部索与水平线的夹舟为口，’端部索的张力为只水平分量为届，两者的关系乃=F×CDs口。在三铰拱结构利简支粱中尉t替各撑杆提供的作用(如图3、4示)，昴对上弦跨中弯矩的贡献

7、与其位置相关，同时计入均布载荷巧。假定撑杆均布，杆数N为奇数，简支梁跨中弯矩为!￡一!—二土。，。。，；假定撑杆均布，杆数N为偶数，简支粱跨中816弯矩为止一!!!!!12。F。xj。考虑到活载、风载对索张力造成的不利影响，保守取!￡a这样有撑杆提S16(n+118供弹性支撑的三铰拱支座的水平作用反力为F一型：，这个数值就是张弦粱结构的上弦跨中弯矩近”8(，1+，2)于零时端部索预拉力的水平分量。因为各榀的矢高、垂高不等，横(纵)向各榀的端部索颁拉力水平分量计算时统一采用的参数工和五为结构横(纵)向的最大矢高和垂高。横(纵)向各榀的端部索张拉力水平分量除以各

8、榀端头索与水平线夹角。的余弦值，求得横(纵)向各榀的端头索的预拉力F：!d。cose二、张弦梁结构分级张拉力的划分将胎架视作刚体，在ANsYs中对部分节点施加竖向约束代替胎架对结构的支撑作用．忽略胎架不可水平移动与节点的竖向约束可水平移动之间的差别，同时忽略胎架与结构之间的摩擦力。将预拉力计算值初步等分做}1级，在初步划分的张拉力等级之间插入新的张拉力等级。任一等级的张，拉力张拉时，要求所有模拟胎架支撑的节点约束作用力方向全为竖直向上。对新增等级的张拉力要求：新增等级的张拉力张拉时，若干模拟胎架的节点约束作用力小于某一数值(本文算例取1000N)，近似认为结

9、’构脱离这些节点模拟的胎架部分，在ANsYs中删除这