·902· 北京科技大学学报 第33卷 六种模型用钢量的对比如图9所示：垂跨比1/ 350 19.5时，用钢量达到最大361t,相当于34.5~ 250 38.1kgm-2;垂跨比在1/26~1/22.3时用钢量较 小；垂跨比1/31.2时屋盖用钢量增大，不宜采取；在 150 一中间榀跨中挠度 大于119.5时屋盖的用钢量有减小趋势但是用钢 50 *中向榀柱顶水平位移 量依然偏大.综上所述，对于这种跨度的张弦网架 结构最小用钢量应在垂跨比1/26~1/22.3中选择 -50 -1 图张弦网架用钢量A 650.71578084591097510401105 图索的总用铜量A 中间榀索的颅应力度及、 ☑平均张弦网架用钢量kgm) 361 图11工况2下的荷载效应 339 32 Fig.11 Load effect in Case 2 300 250 1下滑动支座的水平位移逐渐减小趋于零.工况2 是风吸力最大的情况，从图11中看到随着索的预应 200A 力度的增加，屋盖的跨中向上的竖向位移在单调增 庄150 加对屋盖很不利；柱顶支座的水平位移也在单调增 100 加，当位移过大容易导致滑动支座滑落柱顶.因此 mm搅 35 345 35.0 38.1 为安全起见，索的预应力度应取较小的预应力值 1/31.21/26.01/22.31/19.51/17.31/15.6 1.3.3撑杆数量及间距的影响分析 垂跨比 针对撑杆数量为3根（间距为18m)、5根（间距 图9垂跨比与用钢量关系 为12m)、7根（间距为9m)和11根（间距为6m)的 Fig.9 Relationship between sagto-span ratio and total steel con- 四个模型进行分析.如图12所示，标准工况下(1.0 sumption 恒荷载+1.0活荷载)随着撑杆的增加，跨中挠度减 1.3.2初始预应力大小的影响分析 小，屋盖形成反拱并且逐渐趋于稳定：图13中索力 针对最少用钢量的垂跨比1/22.3的张弦桁架 也随着撑杆数量的增加而增加，但增加的幅度变缓 网壳屋盖，分析不同索的初始预应力对结构受力性 并逐渐趋向于水平.因此可以看出，对于跨度为 能及用钢量影响，图10和图11统计了不同预应力 78m的张弦桁架撑杆数应不少于5根. 下，中间榀的张弦桁架在工况1和工况2下的荷载 效应 -15 。一巾间榀跨中挠度 -80 *中向榀柱顶水平位移 -160 351 10 12 撑杆数景 240叶 71578084591097510401105 图12标准工况下撑杆数量与跨中挠度的关系 650 中间品索的预应力度从N Fig.12 Relationship between the numbers of struts and midspan de- flection in the standard case 图10工况1下的荷载效应 Fig.10 Load effect in Case 1 1.4张弦网架结构动力性能研究 1.4.1垂跨比对自振特性的影响 工况1，恒活荷载共同作用抵消了初始预应力 张弦梁结构是一种形式复杂、刚柔结合的体 反拱值，使得跨中竖向位移出现负向最大值，且随着 系日，往往在低阶振型表现为索的平面外振 预应力度的增大而呈非线性减小，减小的趋势逐渐 动，).图14反映了不同垂跨比下屋盖的周期变化 减慢.索的拉力有效地减小恒活荷载下屋盖对柱的 曲线.由于索的前11阶为平面外振动，所以前11 水平推力，从图10看到，随着预应力度的增加，工况 阶各阶周期减小幅度缓慢.从第12阶开始到第17北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 六种模型用钢量的对比如图 9 所示: 垂跨比 1 / 19. 5 时，用钢量达到最大 361 t，相 当 于 34. 5 ～ 38. 1 kg·m － 2 ; 垂跨比在 1 /26 ～ 1 /22. 3 时用钢量较 小; 垂跨比 1 /31. 2 时屋盖用钢量增大，不宜采取; 在 大于 1 /19. 5 时屋盖的用钢量有减小趋势但是用钢 量依然偏大． 综上所述，对于这种跨度的张弦网架 结构最小用钢量应在垂跨比 1 /26 ～ 1 /22. 3 中选择． 图 9 垂跨比与用钢量关系 Fig． 9 Relationship between sag-to-span ratio and total steel con￾sumption 1. 3. 2 初始预应力大小的影响分析 针对最少用钢量的垂跨比 1 /22. 3 的张弦桁架 网壳屋盖，分析不同索的初始预应力对结构受力性 能及用钢量影响，图 10 和图 11 统计了不同预应力 下，中间榀的张弦桁架在工况 1 和工况 2 下的荷载 效应． 图 10 工况 1 下的荷载效应 Fig． 10 Load effect in Case 1 工况 1，恒活荷载共同作用抵消了初始预应力 反拱值，使得跨中竖向位移出现负向最大值，且随着 预应力度的增大而呈非线性减小，减小的趋势逐渐 减慢． 索的拉力有效地减小恒活荷载下屋盖对柱的 水平推力，从图 10 看到，随着预应力度的增加，工况 图 11 工况 2 下的荷载效应 Fig． 11 Load effect in Case 2 1 下滑动支座的水平位移逐渐减小趋于零． 工况 2 是风吸力最大的情况，从图 11 中看到随着索的预应 力度的增加，屋盖的跨中向上的竖向位移在单调增 加对屋盖很不利; 柱顶支座的水平位移也在单调增 加，当位移过大容易导致滑动支座滑落柱顶． 因此 为安全起见，索的预应力度应取较小的预应力值． 1. 3. 3 撑杆数量及间距的影响分析 针对撑杆数量为 3 根( 间距为 18 m) 、5 根( 间距 为 12 m) 、7 根( 间距为 9 m) 和 11 根( 间距为 6 m) 的 四个模型进行分析． 如图 12 所示，标准工况下( 1. 0 恒荷载 + 1. 0 活荷载) 随着撑杆的增加，跨中挠度减 小，屋盖形成反拱并且逐渐趋于稳定; 图 13 中索力 也随着撑杆数量的增加而增加，但增加的幅度变缓 并逐渐趋向于水平． 因此可以看出，对于跨度为 78 m的张弦桁架撑杆数应不少于 5 根． 图 12 标准工况下撑杆数量与跨中挠度的关系 Fig． 12 Relationship between the numbers of struts and midspan de￾flection in the standard case 1. 4 张弦网架结构动力性能研究 1. 4. 1 垂跨比对自振特性的影响 张弦梁结构是一种形式复杂、刚柔结合的体 系［4--6］，往往在低阶振型表现为索的平面外振 动［7，9］． 图 14 反映了不同垂跨比下屋盖的周期变化 曲线． 由于索的前 11 阶为平面外振动，所以前 11 阶各阶周期减小幅度缓慢． 从第 12 阶开始到第 17 ·902·