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关于索结构——(2)分析零状态和施工零状态

上一篇博文中我提到了零状态,大家注意的话,会发现后来我提到了“分析零状态”。这是因为我觉得索结构分析、设计、施工过程中,可能会提到两个“零状态”。而这两个“零状态”又完全不是一个概念,所以,这里想就这个问题再与大家深入讨论一下。

上一篇博文已经讲过,在结构找形分析之前,会建立一个用于找形分析的初始几何模型,这里不妨称其为“分析零状态”。这个“零状态”模型只是一种简单的拓扑关系,在其基础上给拉索一定的初始条件,利用非线性有限元法,可以得到平衡的“预应力状态”。这个零状态是利用软件分析时的起步状态,它没有任何实际的工程意义,只是我们利用它来得到平衡态的一种手段。

然后施工过程中,也有一种“零状态”,这里我们不妨称其为“施工零状态”。这是设计完成后,施工单位根据设计院提供的几何拓扑关系(预应力态),简单地把各构件连接起来而得到的一种状态。此时,虽然绝大部分构件都被连接起来,但是拉索的预应力并没有完全实现,因为还没有开始张拉。待张拉完毕,拉索的预应力达到设计值后,就得到了预应力状态。

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关于索结构——(1)预应力和三种受力状态

徐珂兄在其博客“带座位的体育馆工程设计记录(08 索单元初始张拉力与索内力”中提出了关于拉索初始预拉力的疑问,并在本网站留言,约本人一起参与讨论。这是一个很好的话题,其实也是很多同行在实际工程设计中比较容易弄糊涂的一个问题。借此机会,顺便谈谈我的一点个人拙见,供大家参考。

索结构(或者有拉索的结构)不同于常规结构的地方就是拉索初始预应力对结构整体的刚度贡献。拉索是整体结构中的一根构件,其对结构整体刚度的贡献分为两部分:一是其材料刚度;二是几何刚度;其中,材料刚度像铰接杆件一样,是由于其横截面和材料刚度而产生的,只是由于索的材料比较柔,所以其材料刚度非常小,所以实际分析与设计中是可以忽略不计的。几何刚度是由于拉索中预应力对结构产生的刚度贡献,平常我们讲索对结构的刚度贡献通常就是指这部分刚度。索结构、张弦梁、弦之穹顶等结构体系正是充分利用拉索几何刚度对结构整体刚度的贡献。

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商场里的索网结构

端午节期间,在家乐福里面看到一个“索网”结构,觉得很不错。这是一个利用尼龙绳编织出来的一个网,一方面用来作为摆设商品的“架子”,另一方面也算是一种“艺术”,个人以为!

 

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太湖渔人码头索结构施工阶段计算

施工过程模拟分析方法:目前进行施工过程计算的方法有两种,第一种是“正推法”,就是按照施工过程的实际顺利,一步一步地进行施工过程模拟计算。这种方法可以较好的模拟施工过程的顺序,在常规结构中应用的较多。第二种方法是“倒推法”,这种方式正好与实际的施工过程相反,计算状态的过程是从实际的最后一个开始,逐渐反推的进行到实际的第一个过程。这种计算方法在索结构中使

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