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新颖结构：预应力组合网架

摘要：预应力组合网架是在组合网架的基础上，在下弦平面内设置单向或双向预应力拉索，从而形成一种拉索、钢管和钢筋混凝土平板(带肋板)共同工作的组合结构体系。

预应力组合网架是在组合网架的基础上，在下弦平面内设置单向或双向预应力拉索，从而形成一种拉索、钢管和钢筋混凝土平板(带肋板)共同工作的组合结构体系。它将承重结构与维护结构合二为一，通过施加预应力改善内力分布、降低应力峰值，增大结构刚度、降低挠度，充分发挥材料强度、提高结构承载力，从而节省用钢量、降低了造价。

预应力组合网架具有诸多优势，适用于大柱网、大空间的屋(楼)盖中。在预应力组合网架结构设计中，设计者首先面临的问题是如何确定其预应力值、跨高比、网格数。对于这些参数，设计者往往是根据相关经验或试算的方式来选择，缺乏科学依据，不一定取得最优解。预应力组合网架结构组成复杂，设计变量多，优化问题非常复杂，工程人员一般不容易掌握。基于此，运用优化理论对预应力组合网架几何外形进行研究，为预应力组合网架的优化设计提供选型依据，是一件有意义工作。根据规范和已建工程实例，利用APDL设计语言建立了40余个不同建筑尺寸的算例模型。基于三阶段设计方法，在三种荷载工况作用下，详细分析结构变形以及各个构件的应力变化情况。结合各构件的受力特性，选取预应力组合网架的跨度、高度、网格数、预应力值、杆件截面面积、肋梁宽度以及高度作为设计变量，以结构的总造价为目标函数，同时考虑强度、刚度、稳定性、截面尺寸、拉索预应力限值及结构挠度等约束条件，采用零阶优化方法，对该结构进行优化设计。从全部结果中选取在最优点造价3%以内数值，用回归分析的方法找寻预应力组合网架的造价与跨高比、长宽比、网格数、预应力值的关系，结论如下：1.当预应力组合网架的跨高比、网格数、预应力值同时在各自最优值范围内时，造价取得最优解。2.预应力组合网架的最优跨高比基本是恒值，有较宽的分布带，宜取16～19。3.长宽比对结构的网格数影响很小，预应力组合网架的最优网格数主要取决于短向的跨度，宜取(6～8)+0.2L2(L2为结构的短向跨度)。4.预应力组合网架的最佳预应力值基本是恒值，有较宽的分布带，宜取35%～45%的结构总荷载。

发布：2007-11-06 10:05 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

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