新型豎向預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系拉索截面積及預(yù)拉力確定理論.pdf

1、新型豎向預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系將預(yù)應(yīng)力應(yīng)用到豎向建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中,預(yù)應(yīng)力拉索參與抗側(cè)。針對三個原創(chuàng)體系“巨型鋼框架—預(yù)應(yīng)力復(fù)合支撐體系”、“巨型鋼框架—拉索支撐體系”、“預(yù)應(yīng)力巨型支撐-鋼框架體系”,采用簡化模型理論推導(dǎo)、精細模型數(shù)值分析及部分基礎(chǔ)性試驗相結(jié)合的研究方法,著重研究了各單個體系靜載受力機理、拉索作用、預(yù)應(yīng)力拉索關(guān)鍵參數(shù)確定理論。
　　論文以深入、系統(tǒng)研究巨型鋼框架—預(yù)應(yīng)力復(fù)合支撐體系為重點,巨型鋼框架—拉索支撐體系、預(yù)應(yīng)力

2、巨型支撐—鋼框架體系為驗證和補充,最終總結(jié)各單個體系拉索截面積及預(yù)拉力確定準則和理論,歸納出豎向預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系拉索參數(shù)確定準則及一般分析方法,主要研究工作及相應(yīng)研究成果如下:
　　(1)巨型鋼框架—預(yù)應(yīng)力復(fù)合支撐體系
　　分別研究豎向靜載、水平靜載下復(fù)合支撐內(nèi)力不平衡的原因和調(diào)平方法,并建立了拉索初始預(yù)拉力及拉索截面積確定理論。豎向荷載下,由于巨型柱剪切剛度的存在,導(dǎo)致力傳遞分流,復(fù)合支撐內(nèi)力增量不平衡,八字支撐內(nèi)力增量大

3、于拉索內(nèi)力增量;對稱荷載下的不平衡,只能采用對稱手段調(diào)平,即通過調(diào)節(jié)拉索初拉力,實現(xiàn)復(fù)合支撐內(nèi)力平衡;建立了豎向荷載下影響系數(shù)調(diào)平方法及拉索預(yù)拉力確定理論。水平荷載下,由于巨型結(jié)構(gòu)每大層的上、下半段抗側(cè)剛度不同,進而巨型柱上、下段剪力不同,導(dǎo)致復(fù)合支撐內(nèi)力增量不平衡;水平集中力下,八字支撐內(nèi)力增量大于拉索內(nèi)力增量;反對稱均布荷載下,拉索內(nèi)力增量大于八字支撐內(nèi)力增量;反對稱荷載下的不平衡,不能采用對稱手段(調(diào)節(jié)拉索預(yù)拉力)調(diào)平,可通過調(diào)節(jié)

4、拉索直徑,實現(xiàn)反對稱水平荷載下的復(fù)合支撐內(nèi)力平衡;建立了水平荷載下影響系數(shù)迭代調(diào)平方法及拉索直徑確定理論。
　　基于體系在豎向靜載、水平靜載下的受力特征,確定了拉索期望作用,并依據(jù)該期望作用,建立了拉索直徑和預(yù)拉力確定準則。拉索截面積由“水平荷載作用下,結(jié)構(gòu)的最大層間位移達到設(shè)計目標值”及“水平荷載下,復(fù)合支撐內(nèi)力增量平衡”雙重準則確定;拉索初始預(yù)拉力以“豎向荷載下,復(fù)合支撐內(nèi)力增量平衡”為確定準則。
　　基于數(shù)值分析結(jié)構(gòu)變

5、形圖,進行一定的簡化,得到豎向荷載及水平荷載下,結(jié)構(gòu)變形模型,基于上述變形模型,依據(jù)結(jié)構(gòu)變形疊加原理以及該體系的拉索參數(shù)確定準則進行理論推導(dǎo),分別建立了拉索預(yù)拉力、拉索截面積、八字支撐截面積的預(yù)估理論。
　　基于三維桿系模型,考慮材料和幾何非線性,分析了體系在加載過程中的結(jié)構(gòu)反應(yīng)情況,以驗證理論成果。并上下浮動外部荷載,分析體系的荷載靈敏度。將新型體系與巨型框架及巨型桁架進行對比分析,驗證了新型體系的優(yōu)越性。
　　(2)巨型

6、鋼框架—拉索支撐體系及預(yù)應(yīng)力巨型支撐-鋼框架體系
　　通過分析這兩個體系的受力特點,依據(jù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)性能,確定拉索期望作用,并依據(jù)該期望作用,分別建立了兩個體系各自的拉索截面積和預(yù)拉力確定準則。兩個體系的拉索截面積均以“水平荷載作用下,結(jié)構(gòu)的最大層間位移達到設(shè)計目標值”為準則。巨型鋼框架—拉索支撐體系的拉索初始預(yù)拉力由“最不利工況下,受壓側(cè)預(yù)應(yīng)力拉索剩余拉力接近零”及“正常使用狀態(tài)下,巨型梁的變形滿足規(guī)范要求且不出現(xiàn)反拱”雙重準則確定

7、;預(yù)應(yīng)力巨型支撐-鋼框架體系的拉索預(yù)拉力以“最不利工況下,受壓側(cè)預(yù)應(yīng)力拉索剩余拉力接近零”為確定準則。
　　基于合理假設(shè)采用簡化模型,依據(jù)上述確定準則,分別建立了兩個體系各自的拉索截面積和預(yù)拉力的確定理論。
　　(3)豎向預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系拉索參數(shù)確定一般準則及一般分析方法
　　豎向預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系中,拉索截面積以“水平荷載作用下,結(jié)構(gòu)的最大層間位移達到設(shè)計目標值”為一般確定準則;拉索的初始預(yù)拉力以“最不利工況下,受壓側(cè)