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(hù)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(qiáng)度、提高結(jié)構(gòu)承載力，從而節(jié)省用鋼量、降低了造價(jià)。

預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架具有諸多優(yōu)勢(shì)，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(jì)中，設(shè)計(jì)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(duì)于這些參數(shù)，設(shè)計(jì)者往往是根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(yùn)用優(yōu)化理論對(duì)預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架幾何外形進(jìn)行研究，為預(yù)應(yīng)力組合網(wǎng)架的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)例，利用APDL設(shè)計(jì)語言建立了40余個(gè)不同建筑尺寸的算例模型?；谌A段設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)變量，以結(jié)構(gòu)的總造價(jià)為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)考慮強(qiáng)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(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從全部結(jié)果中選取在最優(yōu)點(diǎn)造價(jià)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(jià)與跨高比、長(zhǎng)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(shí)在各自最優(yōu)值范圍內(nèi)時(shí)，造價(jià)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(zhǎng)寬比對(duì)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。