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【钢结构·探讨】有索,就是张拉结构吗?

本文授权转载自公众号向阳空间结构资讯(id:XiangYang-KongJian)

近年来,在结构设计中,索的应用越来越多。

那么,

是不是结构中用到索了,就是“索结构”了呢?

是不是对索进行张拉了,就是“张拉结构”了呢?

笔者依据索及索的预拉力对结构刚度的贡献,

归纳分类如下:

预应力钢结构(预应力拱桁架、斜拉结构等)

预应力钢结构,是针对某种结构形式的钢结构,通过拉索,在预设位置施加预拉力,以改善钢结构的变形或反力等受力性能的结构体系。

对于索和索的预拉力对结构刚度的贡献,通俗的描述是:预应力钢结构在极端情况下,即使没有索、没有预拉力,结构体系仍然成立当然,结构受力性能受到影响)。

张弦结构(张弦梁、张弦桁架、弦支穹顶等)

张弦结构,是由上弦刚性压弯构件、下弦柔性拉索、以及二者之间的撑杆共同形成的结构体系,其本质是用索来代替结构中某些具有恒定拉应力的杆件(比如下弦)。

对于索和索的预拉力对结构刚度的贡献,通俗的描述是:张弦结构在极端情况下,只要有索、即使没有预拉力,结构体系仍然成立当然,结构受力性能受到影响)。

张拉结构(单层索网、轮辐索系、索穹顶等)

张拉结构,是从满足一定拓扑关系的几何外形中,通过施加预拉力来获得结构刚度,从而具有承载能力的结构体系。

张拉结构的材料(索或膜)本身没有抗弯抗压刚度,预拉力的重要作用就是为结构提供刚度。因此在结构有限元分析时,预拉力应体现在几何刚度矩阵中,而不应作为一种外荷载。

对于索和索的预拉力对结构刚度的贡献,通俗的描述是:张拉结构在极端情况下,即使有索、如果没有预拉力(或预拉力不到位),结构体系不成立。


可见,

不是结构中用到索了,就是“索结构”,可能索仅是高强度的只拉构件;

也不是对索进行张拉了,就是“张拉结构”,可能仅是对结构施加了预应力。

当然,

这样分类描述不是在比较各种结构形式的优劣,而是想强调在结构设计和施工中,应认识到各种结构形式的本质,应抓住主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面。


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