本书是以预应力钢结构稳定性能为主要内容的工程设计研究著作,是葛家琪及其团队近二十年来所完成的预应力悬挑钢桁架、大跨度预应力钢桁架、塔柱斜拉结构、索网钢桁架、平面张弦梁、空间张弦桁架、弦支穹顶、索穹顶、双层索网、张拉索膜结构等各类预应力钢结构典型工程稳定性能影响分析研究和工程设计实践的总结。
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国务院政府津贴专家、中国杰出工程师、科技部科技奥运先进个人、国防科技工业有突出贡献的中青年专家、"北京创造"科技领军人
目录
序
前言
第1章绪论1
1.1预应力钢结构发展概况1
1.2结构形式与技术特点2
1.2.1预应力钢桁架结构2
1.2.2张弦结构3
1.2.3整体张拉结构3
1.2.4技术特点5
1.3钢结构稳定性能设计概述5
1.3.1性能化设计方法5
1.3.2安全稳定性能与性能指标5
1.3.3结构延性与安全稳定性设计思路7
1.3.4钢构件稳定性能设计8
1.3.5钢结构稳定性能设计9
1.3.6钢节点稳定性能设计10
1.4本书主要内容11
第2章预应力钢结构稳定性能12
2.1钢结构稳定性能分析方法12
2.1.1计算分析方法12
2.1.2初始缺陷13
2.1.3工程示例13
2.1.4基于稳定性能的预应力钢结构设计初步探讨20
2.2预应力损失对结构稳定性能的影响22
2.2.1索钢接触转换节点预应力损失分析理论公式22
2.2.2索钢接触转换节点预应力损失模型试验研究24
2.2.3索钢滑轮转换节点预应力损失模型试验研究40
2.2.4预应力损失对结构稳定性能影响工程示例51
2.3预应力对结构稳定性能的影响56
2.3.1预应力的影响56
2.3.2合理预应力确定的工程示例57
2.4预应力与预起拱对结构稳定性能的影响对比分析60
2.4.1预应力的施加60
2.4.2预应力对结构作用效应影响工程示例61
2.4.3预应力与预起拱对结构稳定性能影响对比工程示例81
2.5张拉施工过程对结构稳定性能的影响95
2.5.1预应力张拉施工95
2.5.2张弦拱桁架张拉施工过程对结构稳定性能影响工程示例95
2.5.3弦支穹顶张拉施工过程对结构稳定性能影响工程示例99
2.5.4索穹顶张拉找形模型试验研究112
2.5.5索穹顶张拉施工过程对结构稳定性能影响工程示例121
2.5.6张拉施工过程对不同刚度预应力结构性能影响对比分析141
2.6节点约束条件对平面大跨度钢结构稳定性能的影响143
第3章预应力钢桁架结构144
3.1预应力悬挑钢桁架结构144
3.1.1贵阳奥体中心体育场工程概况144
3.1.2厚跨比对结构力学性能的影响146
3.1.3预起拱对结构稳定性能的影响148
3.1.4预应力对结构稳定性能的影响150
3.1.5檩条对结构稳定性能的影响152
3.1.6弦杆节点约束条件对结构稳定性能的影响154
3.1.7索单元延性性能设计156
3.2预应力简支钢桁架结构157
3.2.1中关村国家自主创新示范区展示中心工程概况157
3.2.2预应力体系选型160
3.2.3预应力对结构稳定性能的影响164
3.2.4预应力施工模拟分析及施工监测166
3.3索网幕墙钢桁架主体结构170
3.3.1河南艺术中心工程概况170
3.3.2索网钢桁架共同工作研究172
3.3.3预应力索网对艺术墙稳定性能的影响178
3.3.4构件及节点约束条件对平面钢桁架稳定性能的影响181
3.3.5计算方法对结构体系稳定承载力的影响184
3.4塔柱拉索大跨度钢管桁架结构186
3.4.1长春经济技术开发区体育场工程概况186
3.4.2索系布置对结构稳定性能的影响187
3.4.3预应力度对结构稳定性能的影响187
3.4.4塔柱自身稳定性能分析188
3.4.5几何缺陷及材料弹塑性对结构稳定性能的影响189
3.4.6结构抗震性能分析191
第4章张弦结构193
4.1平面张弦梁193
4.1.1迁安文化会展中心工程概况193
4.1.2预应力度对结构体系稳定性能的影响195
4.1.3檩条约束条件对结构体系稳定性能的影响197
4.1.4撑杆抗弯刚度对结构体系稳定性能的影响198
4.1.5上弦支撑杆抗弯刚度对结构体系稳定性能的影响200
4.2空间张弦桁架结构201
4.2.1北京金融街F7/9大厦屋盖工程概况201
4.2.2计算方法对结构体系稳定性能的影响204
4.2.3矢跨比对结构体系稳定性能的影响207
4.2.4预应力度对结构体系稳定性能的影响209
4.2.5失稳极限状态下构件延性性能210
4.3弦支穹顶结构211
4.3.1三亚体育中心体育馆工程概况211
4.3.2结构工程设计214
4.3.3环索尺寸和预应力度对结构稳定性能的影响218
4.3.4撑杆高度对结构稳定性能的影响218
4.3.5初始几何缺陷和材料弹塑性对结构稳定性能的影响219
第5章整体张拉结构222
5.1轮辐式双层索网结构222
5.1.1成都金沙遗址博物馆中庭屋顶工程概况222
5.1.2结构静动力特性分析223
5.1.3结构稳定性能分析224
5.1.4预应力对结构力学性能的影响226
5.2索穹顶结构232
5.2.1内蒙古伊金霍洛旗全民健身体育活动中心工程概况232
5.2.2结构弹性性能设计236
5.2.3荷载分布对结构稳定性能的影响240
5.2.4几何参数对结构稳定性能的影响243
5.2.5基于稳定性能的索穹顶结构设计研究246
5.3开口式整体张拉索膜结构248
5.3.1盘锦市体育中心体育场工程概况248
5.3.2索单元缺陷对结构性能的敏感度分析250
5.3.3基于结构稳定性能的设计研究259
5.3.4基于建筑排雪水功能的设计研究263
第6章钢结构节点试验与性能设计研究268
6.1张弦梁撑杆与上弦刚性连接节点268
6.2格构柱销轴连接支座节点272
6.3弦杆受压相贯节点模型试验与设计研究276
6.3.1试验目的276
6.3.2试验过程与破坏机理分析278
6.3.3弦杆受压相贯节点承载力分析287
6.3.4空间相关性对相贯节点承载力影响分析291
6.4弦杆受拉相贯节点模型试验与设计研究301
6.4.1试验目的301
6.4.2试验过程与破坏机理分析302
6.4.3弦杆受拉相贯节点承载力分析307
6.4.4主弦杆轴力对相贯节点承载力影响分析311
6.5承受弯矩相贯节点模型试验与设计研究313
6.5.1试验目的313
6.5.2试验过程与破坏机理分析315
6.5.3承受弯矩相贯节点承载力分析320
6.5.4腹杆偏心距对相贯节点承载力影响分析329
6.6大间隙焊缝相贯节点模型试验与设计研究335
6.6.1试验目的335
6.6.2相贯节点技术参数与规范计算结果337
6.6.3相贯节点试验研究337
6.6.4相贯节点弹塑性有限元分析342
第7章预应力钢结构稳定性能设计347
7.1预应力索、杆构件性能设计347
7.1.1索、杆构件设计347
7.1.2工程示例348
7.1.3索杆构件延性性能设计350
7.2钢结构稳定性能设计350
7.2.1实际工程结构几何参数与稳定性能350
7.2.2稳定承载能力358
7.2.3结构变形能力359
7.3索钢节点性能设计360
7.3.1节点承载能力360
7.3.2节点变形能力361
参考文献362