张弦梁结构的结构分析和力学性能研究.pdfVIP

张弦梁结构的结构分析与力学性能研究 赵基达 梁存之 {r求解．丹别$褂※健粱结构在均m■对称荷载F^力‘j位移的解析解．为Ⅱ虫选连续化目论“杆A镕∞№确性．#～ *式，对％《№结构的静力性能进”r讨论，包括结构的线性性能、结构Ⅲm．压肘称许拽F的查m，mH山∞＆Ⅻn二Ⅲ’J 点＆付#等方自．封攘弦粜#构的目}R与』鞭罐用存较好的指导《义。 关《自*％女、楼＆、#目分析、力学性瞻、mⅡ§n 一、引言 通称为张弦粱的张弦结构在^跨度公姓建筑方面应用很J，特别是上弦为拱(格构式拱架)F弦为索． 上下弦之间通过竖腹杆铰接_f【J连而构成的张{#拱结构．上弦拱的水、P摧力与下弦悬索水平拉力相互平衡， 结构自平衡特点是该结构的兜m优势，强弦拱结构在会展中心、太跨度体育馆、火车站尤站台柱珂棚等方 而都开始大量应用，并取得了报女f的赦粜。 除rj．弦为拱以外．对十中小跨度的M盖结{旬仃时也泉用r弦为直线粱．F弦为悬索，索01粱通过竖 向撑杆组合托同承拟特拽．粱成为胜弯构件n一承担巧Ⅺi的同时义平衡索的水、r拉力．垃张弦结构成为真 正意义上的张弦桨。张弦桨除r在崖盖结构应用以外，也特别墟台于大跨度楼盖结构．j．法ff咀采川型钢 粱或混凝土粱．F弦为^吨位高强度悬索，竖向掉杆可以采用制管或混凝土压杆；当张弦粱用于楼盖结构 时，除了结构方∞】的优势外．其空调风管、设备布线等相当方便．节约了大量的建筑生问，有效提高r建 筑使用层岛。 周内在太跨度接盖结构中酋删采用张弦粱的是温州新火午站站虏大厅，见嘲l(ml。每建筑设计研究 院设计)．芤跨度分别为27m与30m，上弦为制筋混撮土粱．F弦索为垂度为25m的钢绞线悬索，竖向撑 杆为钢筋混凝十构件，·j普通钢结构张弦粱不同，竖向撑村与}弦粱为刚接。该项目为太跨度楼盖结构中 采用张弦粱的一个成功范例。 时于张弦辩这新颖结构体系，在开展研发 上作与设计应用时需考虑以F)L个问题： 1、从对张豫架结构比较直观的理解，索是张 弦梁的最主要受力构件，桨为索提供水平约束． 索通过竖向掉}T为粱提供多点弹性五捧以承担荷 载。传统的索结构必颂考虑其几何非线形的影响， 而粱一般无需考虐ll二线性．因此当索与粱组合构 成张哇杰粱时．结构是胥存在非线性? 2、张弦粱也可理解为鱼腹式的特殊形式桁 架．}+怅粱受址、下弦索受拉．由于结构构成与 受山的特殊性．影响结构刚度的主要因素是什 么?又由于下弦索采用高强材料．其使用阶段的 工作应力较高，柑应结构刚度较低．当用于楼盖 结构时。如何有效控制结构的挠度? 3、张弦粱结构在反对称荷载作用下，与张弦 目1温州镕的*弦霉桂盖结# 拱结构粪似具有特殊性的工作性能，特剐用于棱 盖结构时将会导致较大的挠度，因此对于上弦梁的抗弯刚度应如何考虑? 对于张弦梁结构可以采用有限元方法进行分析计算，同时可以考虑结构的非线性。只要输入有关结构 参数，就可以很方便得到张弦梁结构的内力与位移。但要进行张弦梁结构受力性能研究就很困难，除非进 行大量的参数分析。文献‘u以连续化方法对张弦拱结构的受力性能进行了系统研究，本文将以相同方法求 解张弦梁结构的内力与位移，以便可以清晰地了解与讨论张弦梁结构的受力性能。 二、均布荷载作用下张弦梁结构的求解 张弦粱结构的索轴线设定为抛物线，其垂度为Z，结构跨度为L。梁的截面惯性矩为L、截面积为4， 索的截面积为4，索的曲线形状为抛物线。支承形式为简支，受荷载作用为g。其结构基本简图如图2所 示： g 图2张弦梁结构简图 为便于进行连续化分析我fr]gI入以下假定： l、索是小垂度的，即垂度与结构跨度相比其值较小： 2、撑杆假定为沿跨度方向连续分布并为刚性杆件，即不考虑竖向撑杆压缩变形对结构的影响； 3、考虑二次位移对结构受力的影响。 根据以上假定我们取张弦梁结构上弦梁与下弦索的微元段如下： M出妄+V土土土土土土土土土土上 I m