拉索-铝合金预应力组合网架的静力特性分析

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1、实验与研究拉索-铝合金预应力组合网架的静力特性分析Aluminiumalloylassopre-stressedcompositespacetrussstaticcharacteristicanalysis1221周玲黄呈伟宋欣雷李军伟(1云南林业职业技术学院，云南昆明650224；2昆明理工大学，云南昆明650504)摘要：网架结构是应用最广泛的空间形式。近年来，铝材网架的应用受到工程界的关注。铝材与钢材相比，自重轻，耐腐蚀，铝材网架具有外观效果好，维护费用低的突出优点，是理想的用于大跨度结构的材料。本文提出拉索-铝

2、合金预应力组合网架，利用有限元软件ANSYS对该预应力组合网架结构进行静力特性分析，并得出其静力分布规律，为今后该类工程的应用提供了一定的理论依据。关键词：拉索预应力；铝合金材料；有限元分析；静力分析Abstract：Spacetrussstructureisthemostwidelyusedformofspace.Inrecentyears,aluminumspaceframeareconcernedbytheapplicationofengineering.Comparedwithsteelaluminum,lig

3、htweight,corrosionresistance,aluminumspaceframehasgoodappearance,maintaintheprominentadvantagesoflowcost,istheidealmaterialforlargespanstructure.Inthispaper,russo-prestressedcompositealuminumalloyframe,usingfiniteelementsoftwareANSYSstaticcharacteristicanalysiso

4、fthepre-stressedcompositespacetrussstructure,anditisconcludedthatthestaticdistribution,forthefutureofthiskindofengineeringapplicationprovidescertaintheoreticalbasis.Keyword：cableprestress；aluminumalloymaterial；thefiniteelementanalysis；staticanalysis中图分类号：TU974文献

5、标识码：B文章编号：1003-8965(2015)05-0049-05预应力空间网格结构，顾名思义是指预应力融入空1)结构的材料均为理想弹性体；间网格结构的一种结构体系，即指将预应力技术同网壳、2)拉索和压杆均只能承受轴向拉压力，不能承受弯网格、悬索等结构，由杆件和拉索所构成的张力结构、立矩、剪力；体桁架结构等大跨度空间钢结构有机结合起来，由此构成3)计算模型中索与弦杆、腹杆、支座之间连接的节点，的一类新型的预应力大跨空间结构体系，对于改良结构特全看作空间铰接连结且各节点存在3个自由度，建立模型性、提高经济效益效果十分

6、显著。该类型结构受力相对合时设定即可；理且刚度大、质量轻，安装简便，近些年来得到大力的应4)拉索与压杆的材料特性符合应力—应变的胡克定用与发展。律；本文主要研究内容为拉索-铝合金预应力组合网架5)静力等效原则。即正放四角锥上所承受的外荷载，结构的静力性能，选用实际工程里运用相对广泛的正放四均布作用于该四角锥的上弦节点之上；角锥作为网架的基本形式；选用铝合金作为网架的基本材6)所有杆件均符合小变形理论；料；采用拉索与铝合金有机结合所形成的拉索-铝合金预7)索单元在模拟计算时总是呈受拉状态，拉索采用应力组合网架结构作为主要

7、研究对象；变换不同的布索方两节点直线型杆单元模型，荷载同样分配到节点上；式；研究拉索-铝合金预应力组合网架在静力特性下的结8)索的轴向拉力保持不变。构响应。1.3网架模型单元截面及边界约束信息1)杆件实常数的确定1网架结构的有限元模型网架结构模型的建立关键是确定各弦杆、撑杆以及后面用到的预应力索的横截面积。在ANSYS软件里把这1.1ANSYS有限元软件些索、杆所要输入的面积参数统称为材料实常数。本文确有限单元法作为数值分析计算方法是工程分析领域定模型截面尺寸采用《网架结构设计与施工规程(JGJ7-里应用较广泛的一种方

8、法。本文采用的计算模拟软件为91)》的方法来选择杆件内力确定杆件截面大小。ANSYS14.0，该软件在之前13.0基础上，更进一步发展2)边界约束的确定引领同类软件驶向新高度。一般ANSYS的分析步骤如下：考虑网架结构实际的受力情况，计算模型边界条件1)建模：建立或导进己有的几何模型—赋予材料属考虑约束上弦杆周边所有节点的竖向位移