[发明专利]空间钢结构的预调内力设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑设计技术领域，尤其涉及一种复杂空间钢结构的预调内力设计方法。

背景技术

现代钢结构向着跨度大、形状多样、外观轻巧的方向发展；而由建筑师、艺术家提出的种种造型，并不总是能符合结构合理传力的需要，如仍按传统方法设计，可能使结构受力极不合理、内力在构件之间的分布极不均匀，从而影响建筑造型的实现和结构的安全可靠及经济性。

发明内容

本发明目的是：提供一种空间钢结构的预调内力设计方法，使得空间钢结构能够在一定程度上按设计者预定的路径传力，从而达到结构受力均匀、明显减小空间钢结构用钢量。

本发明的技术方案是：

一种空间钢结构的预调内力设计方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立空间钢结构三维模型，按常规方法分析空间钢结构的内力；

步骤2：找到实际的或确定希望的最主要的受力构件，布置所述构件形成局部结构；

步骤3：在合适位置布置拉索，并张拉所述拉索对上述特定构件施加预应力；

步骤4：安装剩余的构件形成完整的空间钢结构，计算整体结构内力，如符合要求则完成预调内力设计，如不符合要求则重复步骤1至步骤4。

根据权利要求1所述的空间钢结构的预调内力设计方法,其特征在于，所述步骤1中所述常规方法分析空间钢结构的内力是指对所述空间钢结构三维模型施加恒载、活载进行初步计算。

进一步的，步骤2中所述实际的最主要的受力构件是指步骤1所得的分析结果，希望的最主要的受力构件是指设计者希望发挥更主要作用的构件；   

进一步的，步骤3中所述预应力是指对所述特定构件施加恒载、活载作用力相反的内力。

进一步的，步骤4中所述重复步骤1至步骤4时可调整变更原定构件或者剩余安装的构件。

进一步的，步骤4中所述重复步骤1至步骤4时可调整变更对所述特定构件施加预应力的顺序。

进一步的，所述构件也可以为构件集合。

对空间钢结构，先按常规方法分析其内力，找到实际的或希望的最主要的受力构件；然后布置该部分构件形成局部结构，并在合适部位布置拉索，张拉拉索，使原来受到较大内力的构件或希望的主要受力构件先预受反向力；安装另一部分构件形成完整的结构。“安装部分构件-施加预应力-安装另一部分构件”的过程可以多次反复进行，由此来预先调节结构内力，使主要内力按设计者希望的路径传递。

还有一种情况是按常规方法分析结构内力，发现有部分结构内力特别大，则在模型中先取消该部分杆件，在合适部位布置拉索，张拉拉索，使结构受力，然后再安装先前没有安装的那部分杆件，多次重复进行这一过程，则可调节原先内力特别大的杆件的受力，使主要内力按设计者希望的路径传递。

本发明的优点是：

与传统钢结构的设计方法相比，本发明整合了构件安装顺序、预加应力、特定构件后装、零应力段拼装等措施，对整体结构产生的内力进行不同的分布，来实现结构中的内力向设计者期望的方向传递，从而达到更合理传力、结构经济的效果。本发明可用于各种复杂空间钢结构，如针对占结构内力较大比重的自重和积雪荷载，先行在构件中通过调节构件安装顺序、安装过程中施加预应力，后装部分构件形成整体结构，使在竖向恒、活载作用下承受较大内力的构件将部分内力先行传向拉索，既发挥了拉索高强材料的优越性，又减小了跨中构件的自重，从而优化了内力在整体结构中的分布，节省了材料、降低了造价。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为实施例的流程框图。

具体实施方式

实施例：

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体工程的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

如图1所示，一种空间钢结构的预调内力设计方法,可按如下步骤进行：

·   1.结构构件布置，建立空间结构三维模型；

·   2. 施加恒载、活载进行初步计算结构内力；