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新穎結(jié)構(gòu):預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架
預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架是在組合網(wǎng)架的基礎(chǔ)上,在下弦平面內(nèi)設(shè)置單向或雙向預(yù)應(yīng)力拉索,從而形成一種拉索、鋼管和鋼筋混凝土平板(帶肋板)共同工作的組合結(jié)構(gòu)體系。它將承重結(jié)構(gòu)與維護結(jié)構(gòu)合二為一,通過施加預(yù)應(yīng)力改善內(nèi)力分布、降低應(yīng)力峰值,增大結(jié)構(gòu)剛度、降低撓度,充分發(fā)揮材料強度、提高結(jié)構(gòu)承載力,從而節(jié)省用鋼量、降低了造價。
預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架具有諸多優(yōu)勢,適用于大柱網(wǎng)、大空間的屋(樓)蓋中。在預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計者首先面臨的問題是如何確定其預(yù)應(yīng)力值、跨高比、網(wǎng)格數(shù)。對于這些參數(shù),設(shè)計者往往是根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗或試算的方式來選擇,缺乏科學(xué)依據(jù),不一定取得最優(yōu)解。預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜,設(shè)計變量多,優(yōu)化問題非常復(fù)雜,工程人員一般不容易掌握?;诖?,運用優(yōu)化理論對預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架幾何外形進行研究,為預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的優(yōu)化設(shè)計提供選型依據(jù),是一件有意義工作。根據(jù)規(guī)范和已建工程實例,利用APDL設(shè)計語言建立了40余個不同建筑尺寸的算例模型?;谌A段設(shè)計方法,在三種荷載工況作用下,詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)變形以及各個構(gòu)件的應(yīng)力變化情況。結(jié)合各構(gòu)件的受力特性,選取預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的跨度、高度、網(wǎng)格數(shù)、預(yù)應(yīng)力值、桿件截面面積、肋梁寬度以及高度作為設(shè)計變量,以結(jié)構(gòu)的總造價為目標(biāo)函數(shù),同時考慮強度、剛度、穩(wěn)定性、截面尺寸、拉索預(yù)應(yīng)力限值及結(jié)構(gòu)撓度等約束條件,采用零階優(yōu)化方法,對該結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。從全部結(jié)果中選取在最優(yōu)點造價3%以內(nèi)數(shù)值,用回歸分析的方法找尋預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的造價與跨高比、長寬比、網(wǎng)格數(shù)、預(yù)應(yīng)力值的關(guān)系,結(jié)論如下:1.當(dāng)預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的跨高比、網(wǎng)格數(shù)、預(yù)應(yīng)力值同時在各自最優(yōu)值范圍內(nèi)時,造價取得最優(yōu)解。2.預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的最優(yōu)跨高比基本是恒值,有較寬的分布帶,宜取16~19。3.長寬比對結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格數(shù)影響很小,預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的最優(yōu)網(wǎng)格數(shù)主要取決于短向的跨度,宜取(6~8)+0.2L2(L2為結(jié)構(gòu)的短向跨度)。4.預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的最佳預(yù)應(yīng)力值基本是恒值,有較寬的分布帶,宜取35%~45%的結(jié)構(gòu)總荷載。
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