体外预应力加固锈蚀网架结构的静力性能提升研究

张微敬; 徐志勇; 牛功科; 董峥

doi:10.13206/j.gjgS25050501

体外预应力加固锈蚀网架结构的静力性能提升研究

doi: 10.13206/j.gjgS25050501

1. 北京工业大学建筑工程学院, 北京 100124;
2. 中国建筑科学研究院有限公司, 北京 100013

基金项目:

国家重点研发计划（2023YFC3805603）。

详细信息

作者简介:
张微敬,博士,教授,主要从事工程结构抗震及大跨空间结构等方面的研究。Email:zhangweijing@bjut.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2025-05-05
- 网络出版日期: 2026-06-08

Research on the Improvement of Static Performance of Corroded Grid Structures Strengthened with External Prestressing

1. College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;
2. China Academy of Building Research, Beijing 100013, China

摘要

摘要: 网架结构是大跨空间结构中研究最早且广泛应用的一种结构形式。然而，随着使用年限的增长，钢构件在锈蚀作用下遭受损害导致截面削弱，而钢构件截面削弱引起结构承载力、刚度下降，使结构存在安全隐患，因此对该类结构提出有效的加固措施具有重要意义。以一个57.6 m×28.8 m游泳馆锈蚀网架结构为研究对象，采用ABAQUS有限元软件，分析锈蚀对结构静力性能的影响，提出一种由钢索、节点和撑杆组成的交叉索承单元对既有网架结构进行加固的方案，并评估该方案对锈蚀网架结构性能提升的效果。研究表明：锈蚀使网架节点最大竖向位移由62 mm增加至70 mm，增加量较少，锈蚀对网架结构整体刚度影响较小；是否考虑锈蚀，网架结构的最大变形均符合相关规范要求；因锈蚀及设计荷载变化，导致应力超限杆件数量占总杆件数的14.1%；采用交叉索承单元体外预应力加固方案改善了锈蚀网架的静力性能，对于结构刚度有一定提升，结构中应力超限杆件数量减少至总杆件数的4.5%。
- 锈蚀 /
- 网架结构 /
- 静力性能 /
- 交叉索承单元 /
- 性能提升
Abstract: The spatial grid structure is one of the earliest and most widely applied forms of long-span spatial structures. However， as the service life extends， steel members are prone to corrosion-induced damage， leading to cross-sectional loss. This degradation results in decreased structural bearing capacity and stiffness， thereby creating potential safety hazards. Therefore， proposing effective strengthening measures for such structures is of significant importance. In this study， the corroded grid structure of a 57.6 m×28.8 m swimming pool was selected as the research object. Using ABAQUS finite element software， the influence of corrosion on the static performance of the structure was analyzed. A reinforcement scheme involving externally prestressed crossed cable-supported units， which are composed of steel cables， connectors， and struts， was proposed， and its effect on improving the performance of the corroded grid structure was evaluated. The results indicated that corrosion increased the maximum vertical displacement of grid structure joints from 62 mm to 70 mm， representing a relatively small increase. Corrosion showed a limited impact on the overall stiffness of the grid structure. Whether corrosion was considered or not， the maximum deformation of the structure complied with the code requirements. However， due to corrosion and changes in design loads， 14.1% of the members exceeded the stress limits. The adoption of the externally prestressed reinforcement scheme with crossed cable-supported units improved the static performance of the corroded grid structure. The structural stiffness was enhanced to some extent， and the proportion of overstressed members was reduced to 4.5% of the total.
- corrosion /
- grid structure /
- static performance /
- crossed cable-supported units /
- performance improvement

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