[發明專利]一種基于索穹頂張拉和承載全過程分析的預應力確定方法

有效

• 申請號: 201210095743.2
• 申請日: 2012-04-04
• 公開（公告）號: CN102720295A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 葛家琪;張國軍;王樹;馬伯濤;劉鑫剛
• 申請（專利權）人: 中國航空規劃建設發展有限公司
• 主分類號: E04B7/14
• 分類號: E04B7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于索穹頂張拉和承載全過程分析的預應力確定方法，其中包括以下步驟：

第（1）步：根據建筑幾何造型要求和建筑功能要求確定索穹頂結構的初始幾何形態；

第（2）步：在模型計算中，采用給索施加初應變或施加負溫度的方法，進行索穹頂張拉仿真分析，通過計算確定各組索施加不同的預應力向量P₀，使索穹頂結構在P₀和結構自重下共同作用下，經幾何非線性靜力計算得到的結構平衡形態；

第（3）步：判斷第（2）步計算出的結構在P₀和結構自重下共同作用下的成形態是否滿足建筑要求的幾何形態；如果滿足建筑要求的幾何形態，則定義此時的P₀為初始預應力；否則，要修改P₀值，重新進行計算，直到滿足建筑造型要求為止；確定初始預應力P₀作為索穹頂結構預應力初始分布及其大小；

第（4）步：以初始預應力P₀為基本模數逐級加大預應力，采用荷載增量法進行結構承載全過程彈塑性和幾何非線性仿真分析，從設計荷載逐步增加至索穹頂結構部分索退出工作，最后到環索進入材料屈服，結構不能再承受荷載；

第（5）步：根據第（4）步仿真分析計算結果，繪制結構位移-承載全過程曲線和應力-承載全過程曲線；

第（6）步：根據全過程曲線得出結構在不同倍數P₀預應力下的穩定承載能力和結構變形能力；結構性能評價應包括考慮合理安全系數后的彈性承載能力、索屈服承載能力和結構破壞極限承載能力；

第（7）步：評價不同倍數P₀的預應力下結構承載力和結構變形性能是否滿足結構設計性能目標要求；在相應階段的結構性能設計目標是根據具體工程考慮安全性能和經濟性能確定的，并符合相關規范；

第（8）步：根據第（7）步評價結果，確定設計預應力P合理取值范圍；

第（9）步：復核索穹頂結構在設計預應力P和設計荷載標準組合作用下計算出結構的荷載平衡形態，是否滿足建筑要求的幾何形態；如果不滿足，則在前面確定的預應力P取值范圍內適當調整，重新復核，直至滿足；

第（10）步：確定索穹頂設計預應力P值及其分布。

2.根據權利要求1所述的預應力確定方法，其特征在于在所述第（2）步中，初始預應力P₀的可以反復試算的方法確定，也可采用力密度法、動力松弛法或采用整體可行預應力的概念確定。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的預應力確定方法，其特征在于所述第（2）步中，采用非線性有限元方法對所述索穹頂結構進行張拉找形仿真分析。

4.根據權利要求1所述的預應力確定方法，其特征在于在所述第（2）步中，在初始預應力P₀和結構自重作用下，結構受力平衡形態滿足建筑初始幾何形態。

5.根據權利要求1所述的預應力確定方法，其特征在于在所述第（4）步中，施加的預應力為P₀的倍數nP₀，且在nP₀作用下，結構承載力和變形性能滿足結構安全性能設計目標要求。