[發明專利]一種車輻式索承網格鋼結構初始預應力狀態的設計方法

有效

• 申請號: 202010220672.9
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111350276B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李治;涂建
• 申請（專利權）人: 中信建筑設計研究總院有限公司
• 主分類號: E04B1/34
• 分類號: E04B1/34
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 程祥

1.一種車輻式索承網格鋼結構初始預應力狀態的設計方法，所述車輻式索承網格鋼結構包括徑向索(2)、環索(1)和豎向撐桿(3)，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據車輻式索承網格鋼結構所受自重情況，統計計算得到車輻式索承網格鋼結構中的徑向索(2)和環索(1)節點處所受荷載作用大小，及自重下豎向撐桿(3)軸力值N3；當同時存在豎向撐桿和斜腹桿時，在確定初始預張力階段時可以偏于安全地認為荷載全部集中于豎向撐桿(3)；

步驟二：根據建筑外形確定各節點處徑向索(2)與水平線夾角α，利用步驟一得到的各節點處的豎向撐桿軸力值N3，通過徑向索(2)和環索(1)節點局部力平衡原理初步得出自重下各節點處徑向索(2)初始預張力估算值N2=N3/sinα；得到各節點處徑向索索力N2后，最小徑向索索力乘以6.5倍為對應節點處環索索力N1，最大徑向索索力乘以5.5倍為對應節點處環索索力N1，其余節點處按5.5~6.5倍插值確定環索索力N1；

步驟三：建立有限元結構計算模型，結構在無索預張力狀態時，自重作用下經靜力計算結構達到平衡狀態，此時得到各節點處徑向索的索力N2’和環索的索力N1’分布情況；

步驟四：將步驟二和步驟三得到的同一節點處的結果N1、N2、N1’、N2’中的N1與N1’和N2與N2’分別進行比較后，按較大值確定各節點處徑向索和環索的預張力，根據預張力確定各節點處徑向索和環索直徑，并將對比得到的初始預張力輸入到有限元結構模型當中，經幾何非線性靜力計算后，檢查結構形狀是否滿足建筑外形要求；

步驟五：當結構形狀不能滿足建筑外形要求時，將步驟四中對比得到的初始預張力作為基本模數進行逐級增大，重復進行幾何非線性靜力計算，直至與建筑外形誤差在千分之二范圍之內，即可確定各節點處徑向索和環索的預張力，同時得到新的各節點處徑向索和環索直徑，從而可以確定結構的初始預應力狀態。

2.如權利要求1中所述的一種車輻式索承網格鋼結構初始預應力狀態的設計方法，其特征在于，所述步驟五中如果初始預張力逐級增大較多，達2倍以上，仍然未能使結構形狀與建筑外形誤差在千分之二范圍之內，需通過調整徑向索(2)與水平線夾角、索承網格鋼結構矢高、環索(1)曲率，使結構形狀與建筑外形誤差達到上述區間范圍。

3.如權利要求1所述的一種車輻式索承網格鋼結構初始預應力狀態的設計方法，其特征在于，將步驟五中得到的各節點處徑向索和環索預張力按下式換算為索應力值：,A為拉索有效截面面積，N= N1或N2，如果該應力值位于0.15~0.25f_ptk，f_ptk為拉索抗拉強度標準值，即可依此確定各節點處徑向索和環索直徑及有效截面面積A。