專利名稱：空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑設計技術領域，尤其涉及一種復雜空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法。
背景技術：
現(xiàn)代鋼結構向著跨度大、形狀多樣、外觀輕巧的方向發(fā)展；而由建筑師、藝術家提出的種種造型，并不總是能符合結構合理傳力的需要，如仍按傳統(tǒng)方法設計，可能使結構受力極不合理、內(nèi)力在構件之間的分布極不均勻，從而影響建筑造型的實現(xiàn)和結構的安全可靠及經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，使得空間鋼結構能夠在一定程度上按設計者預定的路徑傳力，從而達到結構受力均勻、明顯減小空間鋼結構用鋼量。本發(fā)明的技術方案是
一種空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1:建立空間鋼結構三維模型，按常規(guī)方法分析空間鋼結構的內(nèi)力；
步驟2 :找到實際的或確定希望的最主要的受力構件，布置所述構件形成局部結構； 步驟3 :在合適位置布置拉索，并張拉所述拉索對上述特定構件施加預應力；
步驟4:安裝剩余的構件形成完整的空間鋼結構，計算整體結構內(nèi)力，如符合要求則完成預調(diào)內(nèi)力設計，如不符合要求則重復步驟I至步驟4。根據(jù)權利要求1所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，所述步驟I中所述常規(guī)方法分析空間鋼結構的內(nèi)力是指對所述空間鋼結構三維模型施加恒載、活載進行初步計算。進一步的，步驟2中所述實際的最主要的受力構件是指步驟I所得的分析結果，希望的最主要的受力構件是指設計者希望發(fā)揮更主要作用的構件；
進一步的，步驟3中所述預應力是指對所述特定構件施加恒載、活載作用力相反的內(nèi)力。進一步的，步驟4中所述重復步驟I至步驟4時可調(diào)整變更原定構件或者剩余安裝的構件。進一步的，步驟4中所述重復步驟I至步驟4時可調(diào)整變更對所述特定構件施加預應力的順序。進一步的，所述構件也可以為構件集合。對空間鋼結構，先按常規(guī)方法分析其內(nèi)力，找到實際的或希望的最主要的受力構件；然后布置該部分構件形成局部結構，并在合適部位布置拉索，張拉拉索，使原來受到較大內(nèi)力的構件或希望的主要受力構件先預受反向力；安裝另一部分構件形成完整的結構?！鞍惭b部分構件-施加預應力-安裝另一部分構件”的過程可以多次反復進行，由此來預先調(diào)節(jié)結構內(nèi)力，使主要內(nèi)力按設計者希望的路徑傳遞。還有一種情況是按常規(guī)方法分析結構內(nèi)力，發(fā)現(xiàn)有部分結構內(nèi)力特別大，則在模型中先取消該部分桿件，在合適部位布置拉索，張拉拉索，使結構受力，然后再安裝先前沒有安裝的那部分桿件，多次重復進行這一過程，則可調(diào)節(jié)原先內(nèi)力特別大的桿件的受力，使主要內(nèi)力按設計者希望的路徑傳遞。本發(fā)明的優(yōu)點是:
與傳統(tǒng)鋼結構的設計方法相比，本發(fā)明整合了構件安裝順序、預加應力、特定構件后裝、零應力段拼裝等措施，對整體結構產(chǎn)生的內(nèi)力進行不同的分布，來實現(xiàn)結構中的內(nèi)力向設計者期望的方向傳遞，從而達到更合理傳力、結構經(jīng)濟的效果。本發(fā)明可用于各種復雜空間鋼結構，如針對占結構內(nèi)力較大比重的自重和積雪荷載，先行在構件中通過調(diào)節(jié)構件安裝順序、安裝過程中施加預應力，后裝部分構件形成整體結構，使在豎向恒、活載作用下承受較大內(nèi)力的構件將部分內(nèi)力先行傳向拉索，既發(fā)揮了拉索高強材料的優(yōu)越性，又減小了跨中構件的自重，從而優(yōu)化了內(nèi)力在整體結構中的分布，節(jié)省了材料、降低了造價。


下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
圖1為實施例的流程框圖。
具體實施例方式實施例:
以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體工程的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。如圖1所示，一種空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，可按如下步驟進行:
1.結構構件布置，建立空間結構三維模型；
2.施加恒載、活載進行初步計算結構內(nèi)力；
3.找出受力最大的構件或希望的主要受力構件、確定主要傳力構件集合；
4.確定后安裝桿件以規(guī)定下一步施加預應力的傳力路徑及傳力范圍；
5.對主要傳力路徑上的傳力構件集合按特定順序安裝或施加預應力使預定構件內(nèi)產(chǎn)生與結構恒載、活載作用下相反的內(nèi)力；
6.安裝前面未安裝的構件或構件集合形成整體結構；
7.計算整體結構內(nèi)力；
8.選擇構件截面；
9.判斷結果是否滿意，否則回到第5步，重新進行調(diào)整內(nèi)力結構；是則完成第10
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少;
10.完成空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力的設計。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:建立空間鋼結構三維模型，按常規(guī)方法分析空間鋼結構的內(nèi)力； 步驟2:找到實際的或確定希望的最主要的受力構件，布置所述構件形成局部結構； 步驟3:在合適位置布置拉索，并張拉所述拉索對上述最主要的受力構件施加預應力； 步驟4:安裝剩余的構件形成完整的空間鋼結構，計算整體結構內(nèi)力，如符合要求則完成預調(diào)內(nèi)力設計，如不符合要求則重復步驟I至步驟4。
2.根據(jù)權利要求1所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，所述步驟I中所述常規(guī)方法分析空間鋼結構的內(nèi)力是指對所述空間鋼結構三維模型施加恒載、活載進行初步計算。
3.根據(jù)權利要求2所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，步驟2中所述實際的最主要的受力構件是指步驟I所得的分析結果，希望的最主要的受力構件是指設計者希望發(fā)揮更主要作用的構件。
4.根據(jù)權利要求3所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，步驟3中所述預應力是指對所述最主要的受力構件施加與恒載、活載作用力相反的內(nèi)力。
5.根據(jù)權利要求4所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，步驟4中所述重復步驟I至步驟4時可調(diào)整變更最主要的受力構件或者剩余安裝的構件。
6.根據(jù)權利要求5 所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，步驟4中所述重復步驟I至步驟4時可調(diào)整變更對所述最主要的受力構件施加預應力的順序。
7.根據(jù)權利要求6所述的空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法，其特征在于，所述構件也可以為構件集合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間鋼結構的預調(diào)內(nèi)力設計方法,其特征在于，步驟1按常規(guī)方法分析空間鋼結構的內(nèi)力；步驟2找到實際的或希望的最主要的受力構件或構件集合，布置這些構件或構件集合形成局部結構；步驟3在合適位置布置拉索，對上述構件或構件集合施加預應力，使上述特定構件內(nèi)產(chǎn)生與主要荷載作用下相反的應力；步驟4安裝剩余的構件形成完整的空間鋼結構，計算整體結構內(nèi)力，如符合要求則完成預調(diào)內(nèi)力設計，如不符合要求則重復步驟1至步驟4。本發(fā)明方法使得空間鋼結構能夠按設計者預定的路徑傳力，從而達到結構受力均勻、明顯減小空間鋼結構用鋼量的目的。
文檔編號G06F17/50GK103077276SQ20131000387
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權日2013年1月7日
發(fā)明者趙宏康 申請人:蘇州設計研究院股份有限公司