無環(huán)索弦支穹頂結構的下部預應力索支體系較為繁冗,影響其整體受力性能且給施工造成一定困難,需要進行合理優(yōu)化。以某體育館60 m跨屋蓋為實例,研究去索對無環(huán)索弦支穹頂結構靜力性能的影響。針對原結構下部三層預應力索支體系,設計了四種去索方案,綜合分析不同去索方案對上部網殼結構總應變能、整體結構最大豎向位移和承載力的影響程度,確定最優(yōu)去索方案。模擬最優(yōu)去索方案對無環(huán)索弦支穹頂結構進行靜力性能參數(shù)分析,研究撐桿高度、拉索索力、初始幾何缺陷對結構剛度和承載力的影響。結果表明:去索位置越靠近中心,對上部單層網殼總應變能影響越小,對結構剛度和結構承載力的削弱越小,節(jié)約用鋼量越少;去除第三層索對上部單層網殼應變能、結構剛度和承載力影響很小,建議在優(yōu)化時優(yōu)先考慮去除第三層索;第一層撐桿高度和第一層拉索預應力的增加可以使結構整體結構剛度顯著變大,對結構承載力影響不大而對失效模式影響較大;第二層撐桿高度的變化對結構剛度無影響,對結構承載力和失效模式影響很小;第二層拉索索力的變化對結構剛度和承載力影響不大而失效模式影響較大;建議在優(yōu)化時優(yōu)先考慮調整第一層拉索和撐桿;初始幾何缺陷對結構承載力影響較大,初始缺陷越大...

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圖10不同初始幾何缺陷下結構荷載倍數(shù)-位移曲線

初始幾何缺陷是無環(huán)索弦支穹頂結構研究設計中考慮的重要因素。分析中采用一致模態(tài)缺陷法，分別按L/200、L/300、L/400、L/600、L/1200引入初始幾何缺陷，對采用方案Ⅲ的結構荷載倍數(shù)-位移曲線進行全過程分析。不同初始幾何缺陷情況下采用方案Ⅲ的結構Y點荷載倍數(shù)-位移曲....

圖2無環(huán)索弦支穹頂計算模型

某體育館屋蓋為無環(huán)索弦支穹頂結構，其直徑L為60m、矢跨比為1/10，如圖2所示。該結構由上部單層網殼結構和下部三層無環(huán)索預應力索支體系構成，索的層數(shù)自外向內分別為第一層、第二層、第三層。網殼形式為聯(lián)方-肋環(huán)組合型網殼，網殼桿件規(guī)格主要為Φ219×10、Φ249×12、Φ273....

圖3無環(huán)索弦支穹頂去索后模型

考慮到原結構中無環(huán)索預應力索支體系的層數(shù)，提出了以下四種去索方案:1)方案Ⅰ，去除第一層的拉索及撐桿;2)方案Ⅱ，去除第二層的拉索及撐桿;3)方案Ⅲ，去除第三層的拉索及撐桿;4)方案Ⅳ，去除第二層和第三層的拉索及撐桿。上述四種去索方案如圖3所示，圖中虛線所示即為去索位置。根據上述....

圖4去索方案及原結構荷載-位移曲線對比

其中:θi為結構安全系數(shù)變化率;kF為原結構安全系數(shù);kiL為各去索方案結構安全系數(shù);i為去索方案編號。由圖4可見，方案Ⅱ和方案Ⅳ結構的荷載-位移曲線在達到結構承載力后突然下降，結構未經充分的塑性發(fā)展即喪失承載力，呈現(xiàn)出彈性失穩(wěn)破壞特征。而方案Ⅰ和方案Ⅲ結構對應的荷載-位移曲線....

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