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双层索网与张弦梁结构对竖向刚度及索力敏感程度差异化分析

区彤 林全攀 姜正荣 石开荣

区彤, 林全攀, 姜正荣, 石开荣. 双层索网与张弦梁结构对竖向刚度及索力敏感程度差异化分析[J]. 钢结构(中英文), 2021, 36(11): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS20062901
引用本文: 区彤, 林全攀, 姜正荣, 石开荣. 双层索网与张弦梁结构对竖向刚度及索力敏感程度差异化分析[J]. 钢结构(中英文), 2021, 36(11): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS20062901
Ou Tong, Lin Quanpan, Jiang Zhengrong, Shi Kairong. Differentiation Analysis of Vertial Stiffnees and Cable Force Sensitivity of Double-Layer Cable Net and Beam String Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2021, 36(11): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS20062901
Citation: Ou Tong, Lin Quanpan, Jiang Zhengrong, Shi Kairong. Differentiation Analysis of Vertial Stiffnees and Cable Force Sensitivity of Double-Layer Cable Net and Beam String Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2021, 36(11): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS20062901

双层索网与张弦梁结构对竖向刚度及索力敏感程度差异化分析

doi: 10.13206/j.gjgS20062901
详细信息
    作者简介:

    区彤,男,1968年出生,高级工程师

    通讯作者:

    林全攀,qplstr@foxmail.com

Differentiation Analysis of Vertial Stiffnees and Cable Force Sensitivity of Double-Layer Cable Net and Beam String Structure

  • 摘要: 大跨度柔性及半刚性结构由于索单元的引入, 显著提高了结构的受力性能, 使得更多满足建筑创新要求的结构得以实现。近年来上述两种结构被广泛应用于大型体育场馆, 国内外学者对其进行了大量理论研究, 且研究成果已较好地用于实际工程中。因柔性和半刚性结构对索单元依赖程度的差异, 两种结构在竖向刚度及索力敏感程度方面产生了较大差异, 该差异对实际的设计及施工产生了巨大影响。为探究上述问题, 通过通用有限元软件ANSYS建立相同尺寸的大跨度轮辐式双层索网和辐射式张弦梁结构, 以竖向刚度和索力敏感程度为目标设立相应的对比参数, 包括等效竖向刚度系数G、索力敏感程度值TS1和索力敏感程度相对值TS2, 对多组不同跨度的两种结构进行对比分析, 以指导相似工程的设计工作。结果表明: 在外荷载不断增大的过程中, 索网结构的竖向刚度存在突变和缓慢增强的现象, 通过对环向索(构造索)的内力进行跟踪记录后发现, 在刚度突变点, 环向索内力逐渐由正值降为零(发生松弛), 说明环向索的松弛现象导致结构竖向刚度发生突变; 通过相关数据分析可知, 相比于荷载施加初期的刚度, 索网结构荷载施加末期的刚度增加约3.2%, 因增加量较小, 实际分析中可忽略不计。张弦梁结构的竖向刚度基本保持不变且不存在刚度突变现象。当跨度较小时, 索网和张弦梁的等效竖向刚度系数G较为接近, 随着跨度的增大, 两种结构均出现等效竖向刚度系数G下降的现象, 但索网结构下降速率远快于张弦梁结构。相同平面布置情况下, 索网结构的索力敏感程度值TS1、索力敏感程度相对值TS2均大于张弦梁结构, 表明索网结构对索力的敏感程度较小, 而张弦梁结构由于上部刚性杆件的存在, 整体刚度在较小索力的情况下已经形成, 使得该结构对索力敏感程度加强。在增大预应力或减小跨度的过程中, 索网和张弦梁结构均出现对索力敏感程度减弱的现象。对索网与张弦梁结构的索力敏感程度值TS1进行比较后发现, 两种结构的TS1比值稳定在2.43~2.55之间, 该结果可为相似工程提供参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-29
  • 网络出版日期:  2022-01-26

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