张弦梁结构设计相关要素分析

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张弦梁结构

张弦梁结构

张弦梁结构介绍张弦梁结构是一种常见的结构形式,常用于桥梁、建筑和航空领域。

它的特点是横跨较大距离的支撑力和刚度。

本文将深入探讨张弦梁结构的原理、应用和设计要点。

张弦梁结构原理张弦梁结构是由一个或多个张紧的钢索组成的。

这些钢索被固定在两个支点上,形成一个弧线的张力形状。

张弦梁结构利用张紧的钢索的强度和刚度来支撑梁体的荷载。

张弦梁结构的应用张弦梁结构在桥梁、建筑和航空领域有广泛的应用。

下面是一些典型的应用场景:1. 桥梁张弦梁结构广泛用于大跨度桥梁的设计。

由于张弦梁结构的刚度和稳定性,它能够横跨较长的距离,同时减少桥梁的自重,提高了桥梁的承载能力。

2. 建筑在建筑领域,张弦梁结构常被用于悬索式屋顶的设计。

这种结构可以提供大空间、无柱的室内空间,使得建筑内部布局更加灵活。

同时,张弦梁结构的美观性也使其成为建筑设计的亮点。

3. 航空张弦梁结构在航空领域用于飞机的机翼设计。

张紧的钢索可以使机翼保持稳定的形状,减少飞行过程中的振动和变形。

同时,张弦梁结构也能够增加机翼的强度,提高飞机的飞行性能。

张弦梁结构的设计要点设计一个稳定和高效的张弦梁结构需要考虑以下几个要点:1. 钢索的选择选择合适的钢索是设计中的重要一步。

钢索的材料和直径会影响张弦梁结构的强度和刚度。

要考虑荷载情况和预期的使用寿命来选择适当的钢索。

2. 锚固设计钢索需要固定在支点上,这就需要进行锚固设计。

锚固的设计要确保钢索能够承受预期的拉力,并且不会发生滑移或失效。

3. 承载能力计算设计中需要进行承载能力的计算,确保张弦梁结构能够承受预期的荷载。

考虑到静荷载、动荷载和温度变化等因素,进行相关的计算和分析是必要的。

4. 刚度控制刚度是张弦梁结构的重要指标之一。

要考虑到结构的刚度是否满足要求,以及在荷载变化下的变形情况。

合理地选择钢索和梁体的刚度是刚度控制的关键。

5. 施工和维护在设计张弦梁结构时,需要考虑施工和维护的方便性。

合理安排吊装和安装的过程,以及定期的检测和维护工作,可以保证张弦梁结构的稳定性和安全性。

张弦梁结构设计原理及应用分析

张弦梁结构设计原理及应用分析

张弦梁结构设计原理及应用分析张弦梁结构是一种常用的桥梁结构形式,它是由拉索和梁体组成的特殊结构。

在该结构中,拉索起到了主要承载荷载的作用,而梁体则用于支撑和固定拉索。

张弦梁结构具有较高的刚度和强度,能够有效地分散并传递荷载,广泛应用于桥梁、悬索桥、天桥等工程中。

首先,我们来了解一下张弦梁结构的设计原理。

在张弦梁结构中,拉索是承载主要荷载的部分。

拉索通常由高强度钢缆或钢索组成,通过预应力来提高其刚度和稳定性。

拉索通常固定在两个支座上,形成了一个张力状态,使结构能够承担更大的荷载。

梁体则用于支撑和固定拉索,使整个结构形成一个平衡的力系统。

张弦梁结构的应用分析主要从以下几个方面进行探讨:1. 结构优势:张弦梁结构具有较高的刚度和强度。

由于拉索起到了主要承载荷载的作用,相比传统桥梁结构,张弦梁结构可以减少梁体的尺寸和材料使用量,降低了工程造价。

此外,张弦梁结构还具有施工速度快、对地基要求低等优势,适用于跨越大尺度的河流、山谷等地形。

2. 设计考虑:在进行张弦梁结构设计时,需要考虑以下因素。

首先是拉索的大小和布置。

拉索的数量和位置直接影响着结构的刚度和荷载承载能力。

其次是梁体的形状和材料选择。

梁体应具有足够的刚度和强度,同时要满足美观和经济的要求。

最后是结构的防腐保护和维护考虑。

由于张弦梁结构通常在复杂的环境中,如海上、高温等,所以对结构的防腐和维护工作非常重要。

3. 应用案例:张弦梁结构在桥梁工程中得到了广泛应用。

经典的案例包括中国的长江大桥、世界知名的悬索桥-美国旧金山金门大桥、以及全球最长的海上跨海大桥-中国渤海海峡大桥等。

这些案例充分展示了张弦梁结构的优势和可行性。

总之,张弦梁结构作为一种重要的桥梁结构形式,在工程设计中发挥着重要的作用。

通过理解其设计原理和应用分析,可以更好地应用于工程实践中。

同时,为了确保结构的稳定性和安全性,我们需要严格按照设计规范和标准进行设计和施工,并进行必要的监测和维护工作。

多向张弦梁屋顶结构设计

多向张弦梁屋顶结构设计

多向张弦梁屋顶结构设计张弦梁屋顶结构设计是一种常见的建筑结构形式,具有稳定性好、抗震性强、施工简便等特点。

在进行多向张弦梁屋顶结构设计时,需要考虑设计的合理性、安全性以及经济性等因素。

下面将详细介绍多向张弦梁屋顶结构设计的相关内容。

1. 结构形式设计:多向张弦梁屋顶结构设计的首要任务是确定适合具体项目要求的结构形式。

在考虑项目的特点、用途和场地条件的基础上,可选择合适的结构形式,如四柱式、两柱式、单孔式等。

合理的结构形式能够最大程度地满足屋顶的力学要求,提升整体结构的稳定性和安全性。

2. 材料选择与加工:多向张弦梁屋顶结构设计需要选择合适的材料,如钢材、混凝土、木材等。

根据项目要求和经济性因素,确定最优的材料选择,以确保结构的强度和承载能力。

同时,在材料加工过程中,要控制好尺寸精度和工艺要求,确保结构的质量和稳定性。

3. 力学分析与设计:力学分析是多向张弦梁屋顶结构设计的重要环节。

通过进行荷载分析、弹性分析、刚度分析等工作,确定结构的抗力性能和变形特性,从而为设计提供重要依据。

同时,根据实际情况进行可靠性分析,保证结构在设计寿命内的安全可靠性。

4. 多向张弦梁的设计:多向张弦梁是多向张弦梁屋顶结构设计的关键部分,需要合理确定张弦梁的布置方式、几何形状和材料参数。

在设计过程中,需要考虑张弦梁的受力状态、悬挂点的设置、张力的调整等因素,以确保整体结构的均衡性和稳定性。

5. 节点连接与支承设计:多向张弦梁屋顶结构设计中,节点连接与支承设计起到关键作用。

通过合理的节点连接方式和支承设计,能够确保结构的整体刚性和稳定性。

在节点连接设计中,需要考虑连接件的材料和尺寸选取、连接方式的合理性,以及连接件的施工和检验要求。

在支承设计中,要确定合适的支承方式和支承点位置,确保结构的受力平衡和传递。

6. 经济性和可持续性考虑:多向张弦梁屋顶结构设计还需要考虑经济性和可持续性因素。

在设计过程中,要根据项目预算与建造成本,选择合适的设计方案。

多向张弦梁结构的设计原理与分析方法

多向张弦梁结构的设计原理与分析方法

多向张弦梁结构的设计原理与分析方法多向张弦梁结构是一种常用的结构形式,它由多个弦杆和横梁构成。

本文将介绍多向张弦梁结构的设计原理与分析方法,包括结构特点、力学性能分析及结构设计流程。

一、多向张弦梁结构的特点1.1 强度高:多向张弦梁结构采用了多个弦杆,能够有效分散荷载,并提高结构的抗压能力。

1.2 刚度大:多向张弦梁结构通过横梁将多个弦杆连接在一起,能够承受较大的外力而不产生明显的变形。

1.3 适应性强:多向张弦梁结构具有较好的适应性,可以应用于不同尺度、不同荷载和不同环境的工程项目。

二、多向张弦梁结构的力学性能分析2.1 强度分析:多向张弦梁结构在设计时需要进行强度分析,确定结构的承载能力是否满足设计要求。

强度分析包括确定梁的截面形状和尺寸,以及计算弦杆的承载能力。

2.2 刚度分析:多向张弦梁结构在施工过程中需要考虑刚度问题,以保证结构的稳定性和安全性。

刚度分析包括考虑结构的变形、应变和挠度等参数,以确定结构的刚度是否满足要求。

2.3 稳定性分析:多向张弦梁结构在受到外力作用时需要进行稳定性分析,以确定结构是否出现失稳或破坏。

稳定性分析包括考虑结构的屈曲和局部失稳等问题,以确定结构的安全性。

三、多向张弦梁结构的设计流程3.1 建立结构模型:根据实际工程要求,建立多向张弦梁结构的有限元模型。

结构模型应包括梁、弦杆、横梁以及节点等元素,并考虑边界条件和荷载情况。

3.2 分析结构荷载:根据实际工程要求,分析结构所受的荷载情况,包括静载、动载和温度载荷等。

荷载分析应考虑不同工况下的荷载组合,并进行相应的荷载调整。

3.3 进行力学性能分析:根据结构模型和荷载情况,进行结构的强度、刚度和稳定性分析。

力学性能分析应考虑结构各部件的材料性能、截面形状和几何结构等因素,以确定结构的合理性。

3.4 优化设计:根据力学性能分析的结果,对结构模型进行优化设计。

优化设计包括调整结构的材料使用、截面形状和几何结构等参数,以提高结构的性能和节约材料成本。

多向张弦梁结构的设计与施工考虑因素

多向张弦梁结构的设计与施工考虑因素

多向张弦梁结构的设计与施工考虑因素引言:多向张弦梁结构作为一种广泛应用于桥梁领域的结构形式,在设计和施工过程中需要考虑各种因素以确保结构的安全和可靠性。

本文将探讨多向张弦梁结构设计和施工中需要考虑的因素,并分析它们对结构性能的影响。

一、荷载因素1.1 水平荷载:考虑设计荷载的方向和大小对多向张弦梁结构的影响,包括交通荷载、风荷载以及地震荷载等。

合理的荷载分布和荷载组合是设计过程中的重要内容。

1.2 垂直荷载:多向张弦梁承受来自车辆、行人和自身重量等垂直载荷。

在设计和施工中需要根据国家规范要求,合理估计这些荷载,并进行荷载组合分析。

二、材料选择2.1 钢材选择:在多向张弦梁的设计中,需要考虑钢材的强度、延性和耐久性等因素,以确保结构的强度和稳定性。

常用的钢材包括低合金高强度钢和碳素结构钢等,选择合适的材料可以满足结构的需求。

2.2 预应力材料:在多向张弦梁结构中,预应力技术常被采用,以提高结构的承载能力。

预应力钢束和预应力混凝土是常用的预应力材料。

在材料选择中,需要考虑预应力材料的强度、可靠性和经济性等因素。

三、几何参数3.1 梁高与梁宽比:多向张弦梁的梁高与梁宽比对结构的荷载分布和承载能力具有重要影响。

理论分析和实际经验表明,合适的梁高与梁宽比能提高结构的抗弯和抗剪能力。

3.2 弦杆布置:多向张弦梁结构中弦杆的布置方式对结构的性能和施工工艺有很大影响。

设计中应根据荷载位置和弦杆所承受的拉力大小,合理配置和布置弦杆。

四、施工技术4.1 临时支撑体系:多向张弦梁结构在施工过程中需要合理设置临时支撑体系,以保证结构的稳定性和安全性。

在设计和施工中,需要注意支撑桩的数量、直径和排布等技术要求,确保支撑体系的良好效果。

4.2 弦杆张拉施工:多向张弦梁结构中的弦杆张拉是一个重要的施工工艺。

需要合理选择张拉设备和张拉工艺,掌握张拉力的控制,确保弦杆的张拉质量,提高结构的稳定性和可靠性。

五、监测与维护5.1 结构监测:多向张弦梁结构在投入使用后需要进行定期监测,以评估结构性能和安全状况。

张弦梁结构的设计与施工考虑因素

张弦梁结构的设计与施工考虑因素

张弦梁结构的设计与施工考虑因素张弦梁结构是一种常见的桥梁结构形式,具有较好的刚度和承载能力,广泛应用于桥梁工程中。

在进行张弦梁结构的设计与施工时,需要考虑以下因素:一、设计考虑因素1. 荷载特性:张弦梁结构需要根据设计要求承受不同的荷载,包括自重荷载、活荷载、温度荷载等。

在设计时,需要准确计算各种荷载的作用及其对结构的影响,合理确定梁的截面形状和尺寸。

2. 地质条件:在选择建桥位置时,需要考虑地质条件,包括地基承载力、地基沉降等。

在设计时,需根据地质情况确定基础形式和深度,保证结构的稳定。

3. 施工性:张弦梁结构在施工时需要使用临时支撑体系来支撑梁体,因此需要考虑施工期所需要的支撑造型、施工线路和施工工艺等因素。

同时,梁体的制作、运输和吊装工艺也需要在设计中考虑。

4. 风荷载:张弦梁结构在桥面上承受风荷载时,会引起结构产生振动,可能影响桥梁的安全性和使用寿命。

因此,在设计中需要充分考虑风荷载的影响,采取相应的措施减小结构的振动响应。

5. 断面形式:张弦梁结构的截面形式有多种类型,包括框梁、合肢梁等。

在设计中需要选择合适的截面形式,考虑荷载特性、材料性能和施工工艺等因素,以满足结构的强度、刚度和稳定要求。

二、施工考虑因素1. 施工顺序:张弦梁结构的施工需要按照一定的顺序进行,包括模板施工、钢筋绑扎、混凝土浇筑等。

在施工中,需要制定详细的施工计划,确保施工顺序的合理性和施工进度的控制。

2. 材料选用:张弦梁结构的材料选用直接影响桥梁的性能和质量。

在施工中,需要选择合适的钢材和混凝土材料,并进行质量控制,确保材料的符合设计要求和标准。

3. 工艺细节:梁体的制作、运输和吊装等工艺细节需要细心设计和施工。

针对不同材料和不同截面形式,需要制定相应的工艺方案和施工工艺要求,确保工艺的可行性和施工的安全性。

4. 施工质量控制:张弦梁结构的施工质量直接影响桥梁的使用寿命和安全性。

在施工中,需要对各项施工质量进行控制,包括混凝土浇筑质量、钢筋工程质量等。

张弦梁结构的基本原理与设计要点分析

张弦梁结构的基本原理与设计要点分析

张弦梁结构的基本原理与设计要点分析张弦梁结构是一种常见的桥梁结构形式,具有较好的承载能力和刚性,被广泛应用于高速公路、铁路、城市桥梁等工程中。

本文将对张弦梁结构的基本原理进行分析,并探讨其设计要点,以便提供设计师和研究人员在相关工程中的指导和借鉴。

1. 张弦梁结构的基本原理张弦梁结构是由上下平行的主梁构成的,主梁上下各有一根或多根张弦,通过顶部的挖土或拱的形式将张弦与主梁相连接。

张弦部分处于受拉状态,能够承受外界荷载并传递到主梁上,主梁则处于受压状态,形成一个整体的结构。

张弦梁结构的优点是结构简单、材料利用率高、刚度大、施工方便等。

2. 设计要点(1)荷载分析:在设计张弦梁结构时,必须充分考虑各种荷载情况,包括静力荷载、动力荷载以及温度荷载等。

合理的荷载分析是设计安全可靠的关键。

(2)梁体设计:主梁的横截面设计直接影响到整个结构的受力性能,因此需要在设计中充分考虑梁体的刚度和强度。

根据梁体的跨度和荷载情况,选择合适的梁体材料和梁体形状,以保证梁体在工作状态下的稳定性和可靠性。

(3)张弦设计:张弦的设计要根据桥梁的跨度和荷载情况来确定。

首先需要确定张弦的数量和布置方式,然后通过计算确定张弦的截面形状和尺寸,以及张弦与主梁的连接方式。

在设计过程中,需要充分考虑材料强度、变形、疲劳等因素,以保证张弦在工作状态下的可靠性。

(4)支座设计:张弦梁结构的支座设计是关键,支座的选择和布置直接影响到桥梁的稳定性和可靠性。

合理的支座设计应考虑桥梁的载荷特点、地基条件和建筑物结构特点等因素,以保证桥梁在使用寿命内不产生不均匀沉降和不平衡力。

(5)施工工艺:张弦梁结构的施工工艺也是设计过程中需要考虑的因素之一。

在施工过程中,必须遵循施工工艺规范,确保施工质量和施工安全。

合理的施工工艺可以提高施工效率,减少施工成本,保证结构的可靠性。

3. 经典案例分析为了更好地理解张弦梁结构的基本原理和设计要点,我们可以参考一些经典的案例。

张弦梁结构的基本概念和原理

张弦梁结构的基本概念和原理

张弦梁结构的基本概念和原理张弦梁结构是一种常见的结构形式,广泛应用于桥梁、建筑等工程领域。

它的基本概念和原理涉及了力学、材料科学和结构设计等方面的知识。

本文将就张弦梁结构的基本概念和原理进行详细的解析和阐述。

张弦梁结构是由上、下两张弦和中间的连续梁构成的。

上、下张弦承受纵向力,梁体负责承受横向力,形成一个三力平衡的结构体系。

张弦梁的上张弦受拉,下张弦受压,利用拉力与压力的均衡来传递荷载,并通过梁体将荷载引导到支座上。

张弦梁结构广泛运用于大跨度桥梁的设计和建设。

其基本原理可总结为以下几点:首先,张弦梁结构的设计考虑了梁体的材料特性和结构布置。

合理地安排梁体的尺寸和形状能够增加结构的整体刚度,提高承载能力。

此外,根据实际情况,优化梁体的截面形状和材料选择,能够减小结构重量和降低材料成本。

其次,张弦梁结构的设计也重视充分利用张弦的受力特点。

张弦钢材具有较高的抗拉强度,适合承担大部分纵向力。

通过张弦的受力,能够将桥梁的荷载传递到支座上。

同时,为了增加梁体的刚度和稳定性,常常将张弦与梁体通过节点连接,形成固定的结构。

同时,张弦梁结构的设计还需要考虑悬臂梁和跨中梁的不同受力情况。

对于悬臂梁,由于只有一端有支座,所受力较大,因此需要提高梁的刚度,增加纵向张强的受力面积。

而跨中梁则需要考虑地震、风荷载等外力的作用,因此需要进行弹性计算和抗震设计,保证结构的稳定性和安全性。

此外,张弦梁结构的施工和维护也是需要重点考虑的问题。

在施工过程中,需要特别注重节点的装配和焊接质量,保证结构的连续性和刚度。

同时,为了延长结构的使用寿命,需要定期检查和维护梁体和张弦的受力状态,及时发现和修复存在的问题。

在总结张弦梁结构的基本概念和原理时,还需要注意一些关键点。

其中,荷载传递路径的合理性是设计和施工过程中需要特别关注和重点解决的问题。

除了考虑结构的力学特性外,还需考虑梁体和张弦材料的耐久性和可靠性,以及工程经济性等方面的因素。

综上所述,张弦梁结构是一种常见且重要的结构形式。

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张弦梁结构设计相关要素分析
发表时间:2018-07-16T11:13:30.077Z 来源:《基层建设》2018年第16期作者:郑程
[导读] 摘要:本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述,着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题,并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。

聊城大学
摘要:本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述,着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题,并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。

关键词:张弦梁;受力机理;影响因素;局部分析
The relevant factor analysis of beam-string structure
Abstract:In this paper,the structure of the Beam-string is briefly introduced,
and the mechanism of stress is briefly described.The influence of vector height ratio and vertical span ratio,upper chord,lower chord,prestress and wind suction is analyzed.
Keywords:Beam-string structure,structural mechanism,influencing factors,local force analysis.
概述:随着社会经济的进步和发展,公共室内活动空间的需求与日俱增。

这些需求带动了建筑结构体系,特别是大空间结构体系的发展。

张弦梁结构正是在这样一种研究背景下,逐步发展起来的一种优良的空间结构体系。

1.张弦梁结构
张弦梁结构主要由柔性索和刚性梁或拱、再加上撑杆组成。

其中刚性梁或拱作为结构的上弦部分,预应力索作为结构下弦部分,锚固在上弦杆两端部,通过施加预应力和撑杆的作用形成张弦梁整体结构。

压弯构件和抗拉构件互相取长补短,协同工作,达到自平衡状态,充分发挥了每种结构材料的作用。

1.1受力机理
从结构受力来看,由于张弦梁结构的下弦索预应力作用,有向径向的作用力,这个力通过撑杆传递到上弦杆下部,使上弦压弯构件产生反向挠度,结构在荷载作用下的最终挠度得以减少,而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑,改善结构的受力性能。

一般上弦的压弯构件采用拱梁或桁架拱,在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受,减轻拱对支座产生的推力,从而减少滑动支座的水平位移。

在相同荷载作用下,对于同样的情况下如果使用张弦梁结构会使结构内力大为降低,从而达到减少截面面积,降低结构自重的目的。

2.影响结构受力性能的因素
2.1 矢高比与垂跨比影响
垂跨比是下弦索的垂度和结构跨度的比值,高跨比是上弦梁的矢高和结构跨度的比值。

随着垂跨比或高跨比的增大,除剪力外,梁的弯矩和轴力以及索的最大应力都将减小,同时结构的变形也减小,但半跨荷载下的变形幅度小于全跨荷载下的变形幅度,因此,当垂跨比达到某个特定值后,位移反应的不利荷载由全跨荷载转为半跨荷载。

张弦梁结构的尺寸应尽可能采用大的垂跨比;高跨比的取值要考虑平面外风载作用的大小;选择合适的梁的尺寸和弦的面积,使梁的最大正应力和弦的最大应力同步达到材料极限状态,对弦施加一定的预应力以提高刚度。

2.2上弦梁的惯性矩及面积的影响
随着上弦梁的惯性矩的增大,全跨荷载作用下的变形几乎没有变化,但半跨荷裁下的变形显著减小,并且在全跨荷载作用下的最大正应力和半跨荷载下的梁的正应力也减小,所以通过增大梁的惯性矩,来提高半跨荷载下的刚度及结构受力性能是有益的。

当梁截面面积的增大时,除梁的正应力有所减小外、其它内力及变形几乎没有变化,所以提高梁的面积,对结构受力性能的改善并不明显。

2.3下弦索的面积及预应力的影响:
随着下弦索的面积的增大,索的变形和内力显著减小,梁的正应力也趋向于减小,但幅度不大,所以单纯增大弦的面积,虽然能提高结构体系刚度,但弦的材料强度不能充分利用。

随着下弦索的预应力的增大,变形显著减小,拱的正应力也趋向于减小,但不明显,所以弦的预应力主要有助于减小变形。

2.4风吸力影响
大空间张弦梁结构的屋面体系通常采用轻质屋面板,质量较轻,当结构处于风荷载为主的工况作用下时,由于风荷载对结构产生的作用为向上的吸力,结构较为容易克服自重和屋面恒荷载的重量,使张弦梁结构出现向上的荷载作用,从而导致上下弦杆受力状态发生反转,使上弦受拉,下弦受压。

因此在风荷载较大的地区采用张弦梁结构时,应对结构零状态(结构放样前)、初始态(拉索张拉完毕)及荷载态(发生变形后的平衡状态)三种状态进行分析,综合考虑结构的变形及上下弦索同时张拉等问题。

当风荷载与结构自重相比较大时,由于风的吸力作用会使索退出工作,因此,在考虑风吸力基础上设计结构时可以采取以下措施:(1)增加下弦拉索的预拉力、钢结构加工时先给予一个预计的反拱值,使结构受力后达到设计的位置。

(2)配重法:可采用稍重一些的屋面。

(3)增加竖向抗风索:可以在跨中设置拉索,既能解决一定的负风压问题,还能增加平面张弦梁结构的平面外稳定性。

3.局部分析法的基本假定和主要步骤
3.1局部分析法的基本假定:
在对结构下部拉索张力体系的自应力模态和机构位移模态进行计算时,应假定上部梁系结构是刚体,连接节点均为铰接点。

3.2局部分析法的主要步骤:
(1)将张弦梁结构体系中的上弦梁、下弦索、杆分离,对结构体系进行分块处理,将与上部结构相连接的锁杆体系的铰接点全部施加固定约束,使其成为独立的结构。

(2)对下部的锁杆体系进行内力分析,因而可以得到体系的独立的自应力模态、独立的机构位移模态,这样可以将独立的自应力模态进行组合,于是下部结构的初始预应力分布就可以得到。

(3)将所求得的下部结构及相连接单元的内力加到上部结构上,对上部结构进行平衡方程的求解或用目前被广泛采用的有限元进行线性分析都可以得到上部结构的内力分布。

3.3 张弦梁结构其余的一些分析设计方法
平衡矩阵理论:对于包含两节点梁单元的空间杆系结构,可以用平衡矩阵理论提供理论支持,因而从理论上来讲,我们可以由结构体系的总体平衡矩阵来求解任意杆系结构的初始预应力分布。

此理论最早是由英国剑桥大学Pellegrino教授提出来的,此方法用于确定一阶或高阶无穷小机构的初始预应力分布,是十分完整有效的。

另外,可以在平面张弦梁结构中引入神经网络,将拟满应力和遗传算法两种算法相结合,这样就可以对离散变量结构进行优化设计。

算例结果表明:这是一种十分简便快捷且有效的方法,该方法有希望在张弦梁工程结构的优化设计中大量应用。

4 结语
由于张弦梁结构是一种杂交的新型结构形式,目前主要存在以下几点问题:(1)、索单元的数值模型问题。

采用杆单元是不能精确描述索在低应力水平下的状态,选择合适的索单元来进行数值分析是非常必要的。

(2)对非线性有限元的收敛速度需要做深入的研究。

在结构计算中经常会遇到用非线性有限元计算不收敛的问题。

(3)对于大跨度张弦梁结构的风致振动、结构的振动特性以及振动控制是目前急需研究的问题,包括风场和风速的模拟、随机振动和藕合等问题。

(4)目前的分析都是基于线弹性材料下的几何非线性分析,对于不确定较大荷载作用下的弹塑性分析,有待更进一步的研究。

因此,熟悉张弦梁结构的特点、存在的问题、设计分析方法对张弦梁结构的推广及应用是非常有必要的。

随着研究的深入张弦梁结构体系的抗风措施研究、预应力优化研究、结构分析研究以及模型试验都将越来越多,目前的许多问题也会逐渐的解决,张弦梁结构体系的应用也会越来越广。

参考文献:
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