一种基于索穹顶张拉和承载全过程分析的预应力确定方法

摘要

本发明涉及一种索穹顶结构预应力确定方法。该方法基于索穹顶张拉和承载全过程分析，包括以下步骤：首先根据建筑几何造型要求和建筑功能要求确定索穹顶结构的初始几何形态；其次，确定初始预应力P0；再次，以初始预应力P0作为基本模数，逐级加大预应力，所述索穹顶结构几何形态基本不变，采用荷载增量法进行结构承载全过程弹塑性和几何非线性仿真分析，从设计荷载逐步增加至所述索穹顶结构部分退出工作，最后直至环索进入材料屈服，结构不能再承受荷载；然后，根据上一步骤中仿真分析结果，绘制所述索穹顶结构位移-承载全过程曲线和应力-承载全过程曲线；最后，根据绘制的全过程曲线评价所述索穹顶结构在不同倍数P0预应力下的稳定承载能力和结构变形能力，确定所述索穹顶结构设计的预应力。该方法是从工程设计的角度出发，既能尽量满足建筑几何形态，又能够满足结构安全性能目标，便于工程设计人员掌握和使用。

主权项

一种基于索穹顶张拉和承载全过程分析的预应力确定方法，其中包括以下步骤：第（1）步：根据建筑几何造型要求和建筑功能要求确定索穹顶结构的初始几何形态；第（2）步：在模型计算中，采用给索施加初应变或施加负温度的方法，进行索穹顶张拉仿真分析，通过计算确定各组索施加不同的预应力向量P0，使索穹顶结构在P0和结构自重下共同作用下，经几何非线性静力计算得到的结构平衡形态；第（3）步：判断第（2）步计算出的结构在P0和结构自重下共同作用下的成形态是否满足建筑要求的几何形态；如果满足建筑要求的几何形态，则定义此时的P0为初始预应力；否则，要修改P0值，重新进行计算，直到满足建筑造型要求为止；确定初始预应力P0作为索穹顶结构预应力初始分布及其大小；第（4）步：以初始预应力P0为基本模数逐级加大预应力，采用荷载增量法进行结构承载全过程弹塑性和几何非线性仿真分析，从设计荷载逐步增加至索穹顶结构部分索退出工作，最后到环索进入材料屈服，结构不能再承受荷载；第（5）步：根据第（4）步仿真分析计算结果，绘制结构位移‑承载全过程曲线和应力‑承载全过程曲线；第（6）步：根据全过程曲线得出结构在不同倍数P0预应力下的稳定承载能力和结构变形能力；结构性能评价应包括考虑合理安全系数后的弹性承载能力、索屈服承载能力和结构破坏极限承载能力；第（7）步：评价不同倍数P0的预应力下结构承载力和结构变形性能是否满足结构设计性能目标要求；在相应阶段的结构性能设计目标是根据具体工程考虑安全性能和经济性能确定的；第（8）步：根据第（7）步评价结果，确定设计预应力P合理取值范围；第（9）步：复核索穹顶结构在设计预应力P和设计荷载标准组合作用下计算出结构的荷载平衡形态，是否满足建筑要求的几何形态；如果不满足，则在前面确定的预应力P取值范围内适当调整，重新复核，直至满足；第（10）步：确定索穹顶设计预应力P值及其分布。