震后可恢复功能的预应力钢结构体系研究展望 被引量：27

1

作者 张爱林 张艳霞 刘学春 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期507-515,共9页

作者从震后可恢复功能的钢框架体系、钢框架-中心支撑体系、钢柱脚、钢支撑、钢板剪力墙等5个方面对国内外研究现状进行综述与分析,指出了震后可恢复功能的预应力钢结构需要进一步深入研究的结构体系、构件和节点构造等关键问题.

关键词 震后可恢复功能结构 预应力钢结构体系 抗震性能 残余变形

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数字孪生驱动的预应力钢结构安全智能控制方法 被引量：18

2

作者 刘占省 史国梁 +2 位作者 杜修力 孙哲 焦泽栋 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1043-1053,共11页

针对预应力钢结构力学参数实时变化导致安全性能分析与预测精度不足,无法实现结构的智能化安全控制,本文提出了数字孪生驱动的预应力钢结构安全智能控制方法.通过考虑结构安全状态的时空演化,形成基于数字孪生的安全智能控制框架,并将... 针对预应力钢结构力学参数实时变化导致安全性能分析与预测精度不足,无法实现结构的智能化安全控制,本文提出了数字孪生驱动的预应力钢结构安全智能控制方法.通过考虑结构安全状态的时空演化,形成基于数字孪生的安全智能控制框架,并将安全控制分为性能分析与预测两个方面.在控制框架的驱动下,研究了孪生模型的搭建机制并通过三维激光扫描技术和加权平均法修正模型提高保真性.基于三维激光扫描技术修正模型中关键节点坐标,有效降低了由施工误差导致的模型仿真误差.通过加权平均法综合考虑拉索的各个节点索力,修正模型中的构件尺寸,有效降低了因材料缺陷导致的模型仿真误差.依托孪生模型,精准获取表征结构安全的力学参数,为结构的安全分析与预测提供了数据支撑.融合D-S证据理论分析结构的安全状况,找到结构体系中最关键的受力构件及力学参数变化程度最高的节点.在结构安全性能预测过程中,建立数字孪生与随机森林的融合机理,分析各类因素对结构安全性能的影响程度并调整关键影响因素,预测结构的安全性能,最终形成结构安全控制机制.通过给出结构安全维护措施,有效地保证了结构的安全性.以轮辐式索桁架为研究对象,进行了方法的应用,验证了数字孪生在结构安全控制方面的有效性. 展开更多

关键词 预应力钢结构 安全状态 数字孪生 机器学习 智能控制

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空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法研究 被引量：8

3

作者 王永泉 郭正兴 +1 位作者 罗斌 石开荣 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期53-61,共9页

为准确进行考虑施工过程多因素非线性耦合效应的预应力拉索施工全过程分析,对空间钢结构预应力拉索施工过程中最活跃参数——索力的确定方法进行提炼和拓展。给出拉索等效预张力的具体概念,并指出在整个预应力施工过程中拉索等效预张力... 为准确进行考虑施工过程多因素非线性耦合效应的预应力拉索施工全过程分析,对空间钢结构预应力拉索施工过程中最活跃参数——索力的确定方法进行提炼和拓展。给出拉索等效预张力的具体概念,并指出在整个预应力施工过程中拉索等效预张力相对索力更加稳定。对比直接法和迭代法用于拉索等效预张力确定时的优缺点,得出迭代法更适用于确定非线性较强的空间预应力钢结构拉索等效预张力的结论。推导基于设计初始态确定拉索等效预张力的增量比值法、定量比值法、补偿法和退化补偿法,并给出相应的基本假定和迭代公式。针对比值法易导致迭代法发散和补偿法迭代速度较慢等缺点,提出综合了增量比值法和退化补偿法的混合法,并给出相应的迭代计算流程。最后,通过济南奥体中心体育馆钢屋盖实际算例验证各种方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 空间预应力钢结构 等效预张力 定量比值法 增量比值法 补偿法 退化补偿法 混合法

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考虑预应力实施过程的预应力钢结构全过程优化设计 被引量：7

4

作者 周臻 孟少平 吴京 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期26-31,共6页

分析预应力实施过程对优化设计结果的影响,探讨预应力钢结构的全过程优化设计概念。在对预应力实施过程进行统一描述的基础上,建立预应力钢结构的全过程优化设计数学模型,并从索初始形变的角度出发,基于预应力钢结构的施工力学分析理论... 分析预应力实施过程对优化设计结果的影响,探讨预应力钢结构的全过程优化设计概念。在对预应力实施过程进行统一描述的基础上,建立预应力钢结构的全过程优化设计数学模型,并从索初始形变的角度出发,基于预应力钢结构的施工力学分析理论,探讨全过程分析的优化模型约束条件计算方法。最后,依据分级优化思想,将优化模型中的设计变量分为若干层次,构建优化模型求解的三级优化方法。算例结果表明,全过程优化设计方法具有较高的效率与良好的稳定性,能够考虑不同的预应力实施过程对优化结果的影响。如给定各次预应力阶段的张拉批次顺序,可同时输出相应的预应力阶段张拉控制力方案,从而实现结构设计方案与预应力实施方案的整体优化。 展开更多

关键词 预应力钢结构 优化设计 预应力实施过程 三级优化方法

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预应力钢结构微尺模型实验技术 被引量：3

5

作者 唐柏鉴 马珺 +2 位作者 沈超明 顾盛 彭小龙 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2012年第3期4-8,共5页

为研究微尺模型中预应力拉索的相关实验技术,以竖向预应力钢结构体系中2个典型结构为对象进行了试验,主要阐述微尺试验模型的设计、预应力的施加与测定方法、外荷载的施加方法,并着重分析了这些方法的优缺点。结果表明,螺杆拧张法施加... 为研究微尺模型中预应力拉索的相关实验技术,以竖向预应力钢结构体系中2个典型结构为对象进行了试验,主要阐述微尺试验模型的设计、预应力的施加与测定方法、外荷载的施加方法,并着重分析了这些方法的优缺点。结果表明,螺杆拧张法施加预应力能够较好地模拟拉索只受拉不受压的受力特点,但存在系统误差,与该法配套宜采用传感器测试拉索力;丝扣拧张法施加预应力相对比较精确,但不便于更换拉索,与该法配套宜采用应变片测试拉索力。 展开更多

关键词 预应力钢结构 微尺模型 预应力施加 预应力测试

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预应力钢结构自振特性研究 被引量：3

6

作者 尹越 冯涛 郑力 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2017年第B07期169-174,共6页

采用求解考虑几何非线性的结构特征方程的方法对预应力态和承载态的单自由度预应力钢结构进行自振特性分析,通过与非线性瞬态分析结果比较,验证了该方法的正确性,明确了结构自振频率与结构切线刚度的关系.在此基础上,对索桁架和张弦梁... 采用求解考虑几何非线性的结构特征方程的方法对预应力态和承载态的单自由度预应力钢结构进行自振特性分析,通过与非线性瞬态分析结果比较,验证了该方法的正确性,明确了结构自振频率与结构切线刚度的关系.在此基础上,对索桁架和张弦梁结构的自振特性进行了研究,结果表明:预拉力和外荷载引起的预应力钢结构切线刚度的改变将影响结构的自振特性,预应力通常增大结构刚度和自振频率,而外荷载可能增大或减小结构刚度和自振频率.因此,进行预应力钢结构自振特性分析应同时考虑预应力和外荷载的影响,然而对张弦梁这类结构由于预拉力和外荷载对结构切线刚度的影响相互抵消,可直接采用线性自振频率进行结构抗震设计. 展开更多

关键词 预应力钢结构 自振特性 预应力态 承载态 非线性刚度

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基于Von Mises应力的预应力钢结构拓扑优化设计 被引量：4

7

作者 杨海军 张爱林 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期475-481,共7页

为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,... 为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法删除低Von Mises应力单元实现结构的拓扑优化以减轻结构质量.算例结果与相应体系受力性能相吻合. 展开更多

关键词 预应力钢结构 拓扑优化 索力值优化 VonMises应力 渐进结构优化法

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基于数字孪生的预应力钢结构施工安全智能化分析方法 被引量：10

8

作者 刘占省 史国梁 焦泽栋 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第4期157-165,共9页

针对预应力钢结构施工过程中力学参数时变导致结构安全性能分析精度低的问题,提出了基于数字孪生的预应力钢结构施工安全智能化分析方法,结合轮辐式索桁架的结构和施工特点,总结了施工过程中结构安全性能的特征,引入了数字孪生的建模方... 针对预应力钢结构施工过程中力学参数时变导致结构安全性能分析精度低的问题,提出了基于数字孪生的预应力钢结构施工安全智能化分析方法,结合轮辐式索桁架的结构和施工特点,总结了施工过程中结构安全性能的特征,引入了数字孪生的建模方法,并对数字孪生的构建与应用过程进行了详细描述。在此基础上,通过融合智能算法修正得到高保真性的孪生模型,并通过在模型中设置与现实施工过程相同的工况进行实时仿真,判别施工过程结构的力学性能变化情况,实现了高精度的结构安全性能分析。最后以轮辐式索桁架为研究对象,分析其施工过程的安全状态,在数字孪生的驱动下,分析拉索松弛度对结构安全性能的影响,找到了试验模型中关键拉索构件,验证了所提方法的有效性。结果表明:该研究方法融合了施工过程的时间、空间、应用等多个维度信息,实现了对结构的实时分析与科学预判,为提高结构施工的智能化控制水平提供了可靠的借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生 智能驱动 预应力钢结构 施工过程 安全分析

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大跨度预应力钢结构屋盖体系设计

9

作者 韩小雷 杨春 +3 位作者 季静 陈庆军 郑宜 林鹏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期111-114,共4页

介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计 ,重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计 ,得到一些有意义的结论 .

关键词 屋盖体系 结构设计 大跨度结构 预应力钢结构 网架结构 计算模型

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预应力钢结构的发展及应用 被引量：1

10

作者 王桂起 吕洪峰 《林业科技情报》 2008年第2期52-53,共2页

通过介绍预应力钢结构的特点和受力机理,表明预应力钢结构具有良好的结构性能和良好的经济实用性,并对预应力钢结构的发展进行了展望。

关键词 预应力钢结构 预应力空间钢结构 预应力钢组合结构

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预应力巨型支撑—钢框架结构初始预拉力取值准则 被引量：22

11

作者 唐柏鉴 顾盛 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2010年第3期480-484,共5页

目的研究新型结构形式——预应力巨型支撑-钢框架结构体系的工作机理,获得其初始预拉力取值准则.方法采用SAP2000建立典型算例,逐步增大初始预拉力,模拟了预应力巨型支撑参与工作的整个过程,并进行理论分析.结果预应力巨型支撑可以使结... 目的研究新型结构形式——预应力巨型支撑-钢框架结构体系的工作机理,获得其初始预拉力取值准则.方法采用SAP2000建立典型算例,逐步增大初始预拉力,模拟了预应力巨型支撑参与工作的整个过程,并进行理论分析.结果预应力巨型支撑可以使结构整体产生与外部水平作用相反方向的侧移,从而减小结构的整体侧移,提高结构抗侧刚度;特定方向的外部作用下受压预应力巨型支撑对提高结构抗侧刚度起反作用,但实际工程中外部作用方向不定,应设置x型支撑.结论初始预拉力以在外部作用下受压预应力巨型支撑剩余拉力接近零为准则. 展开更多

关键词 预应力钢结构 巨型支撑 框架结构 工作机理

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应力约束下预应力平面实体钢结构拓扑优化设计 被引量：3

12

作者 杨海军 张爱林 姚力 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期766-771,共6页

对预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题进行研究,建立了以索力值、单元尺寸和结构拓扑为设计变量,以应力为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以满应力设计准则法建立索力值与结构重量之间的优化模... 对预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题进行研究,建立了以索力值、单元尺寸和结构拓扑为设计变量,以应力为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以满应力设计准则法建立索力值与结构重量之间的优化模型,通过该模型的求解确定索力值,并通过满应力设计选取单元尺寸,然后对单元体厚度按阈值进行分类,从而删除低厚度单元实现结构的拓扑优化。算例结果与预应力钢结构理论相吻合,表明本文所提出的方法是有效的,可为预应力钢结构体系创新提供理论方法。 展开更多

关键词 预应力钢结构 索力值优化 尺寸优化 拓扑优化 满应力设计

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不锈钢预应力钢桁架火灾响应及火灾后受力性能试验研究 被引量：3

13

作者 王新堂 Yingang Du 孙宏亮 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期60-70,共11页

对一组不锈钢空间预应力钢桁架模型进行了火灾下的结构响应及火灾后力学性能试验研究。模型用奥氏体304无缝不锈钢管制作,通过置于模型下端的伸缩小立柱施加预应力。抗火试验测定了桁架弦杆和腹杆的温度响应及上弦节点位移,并对火灾后... 对一组不锈钢空间预应力钢桁架模型进行了火灾下的结构响应及火灾后力学性能试验研究。模型用奥氏体304无缝不锈钢管制作,通过置于模型下端的伸缩小立柱施加预应力。抗火试验测定了桁架弦杆和腹杆的温度响应及上弦节点位移,并对火灾后的结构模型开展了卸载及加载试验。结果表明,不锈钢空间预应力钢桁架模型在受火过程中,即使产生较大的位移和扭曲变形,结构模型仍未出现整体坍塌。钢桁架上、下弦杆有一定的温差,且上弦杆响应温度沿模型纵向变化幅度较下弦杆更大。对于具有同样几何尺寸和材料性能的索张拉钢桁架,受火前是否施加预应力对其火灾下的位移响应、残余变形及火灾后的受力性能均有较大影响。桁架自身刚度对预应力钢桁架的抗火性能也有一定的影响,刚度较大的结构模型,其火灾后承载时易出现扭曲变形。 展开更多

关键词 不锈钢桁架 抗火试验 火灾后性能 预应力钢结构

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基于FOSM法的预应力钢桁架系统可靠性分析

14

作者 王新堂 王建民 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期40-43,共4页

基于一次二阶矩法(FOSM)建立了索张拉预应力钢桁架任意单元失效模式可靠性指标的计算模型,并分别根据点估计法和窄界限法得到了整体结构失效概率的计算公式,随机内力统计特性—均值和标准差则根据随机摄动理论确定。该计算模型中的基本... 基于一次二阶矩法(FOSM)建立了索张拉预应力钢桁架任意单元失效模式可靠性指标的计算模型,并分别根据点估计法和窄界限法得到了整体结构失效概率的计算公式,随机内力统计特性—均值和标准差则根据随机摄动理论确定。该计算模型中的基本随机参数包括任意折线索单元和桁架单元的截面面积(或综合刚度)、张拉钢索的预拉力、外荷载及弹性约束刚度等。利用本文计算模型编写的计算程序对工程中普遍采用的结构形式进行了可靠性分析,并对影响结果的有关参数进行了讨论,为索张拉预应力钢结构整体可靠性设计奠定了一定的基础。分析表明,窄限法得到的整体可靠性指标与点估计法(PNET)所确定的基本一致,这是因为本文计算模型中各失效模式间的相关系数较小之故。此外,随机变量的相关性对预应力钢结构不同阶段可靠性指标有不同的影响,其中加载阶段影响更大。 展开更多

关键词 预应力钢结构 一次二阶矩 点估计法 窄限法 整体可靠性

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渡市选煤厂预应力钢栈桥设计

15

作者 张如成 《煤炭工程》 1987年第12期40-46,共7页

渡市选煤厂输煤栈桥为两跨长各为44.8m宽4.74m钢结构栈桥,与同类栈桥相比,具有省钢、垂直挠度和水平位移小等优点,主要措施是:(1)采用轻型围护结构;(2)采用以高强度钢绞线作为预应力拉杆的预应力钢结构五阶段设计;(3)选择了良好的截面... 渡市选煤厂输煤栈桥为两跨长各为44.8m宽4.74m钢结构栈桥,与同类栈桥相比,具有省钢、垂直挠度和水平位移小等优点,主要措施是:(1)采用轻型围护结构;(2)采用以高强度钢绞线作为预应力拉杆的预应力钢结构五阶段设计;(3)选择了良好的截面型式和部分型钢采用16锰钢。 展开更多

关键词 钢栈桥 预应力钢绞线 选煤厂 截面型式 预应力钢结构 钢绞线张拉 水平位移 跨长 张拉预应力 煤泥沉淀池

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一种预应力张索网架的构想及其蒙特卡罗法的适用性分析 被引量：1

16

作者 张力 张勇 《工程抗震与加固改造》 2005年第S1期67-71,共5页

本文从预应力空间钢结构的优越性和特点出发,构想了一种新型的上、下弦为预应力张索的组合网架结构。讨论了基于概率的“以性能为基础”的设计思想,探讨了工程结构可靠性分析的蒙特卡罗(Monte Carlo)有限元法,分析了蒙特卡罗(Monte Car... 本文从预应力空间钢结构的优越性和特点出发,构想了一种新型的上、下弦为预应力张索的组合网架结构。讨论了基于概率的“以性能为基础”的设计思想,探讨了工程结构可靠性分析的蒙特卡罗(Monte Carlo)有限元法,分析了蒙特卡罗(Monte Carlo)有限元法的基本原理及其在ANSYS程序上的实现过程,并在ANSYS程序上对该张索结构进行静力计算和可靠性分析。 展开更多

关键词 预应力钢结构 网架结构 适用性分析 蒙特卡罗法 有限元

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张弦桁架钢结构雨棚设计 被引量：3

17

作者 朱丹晖 淳于铭 张秀山 《铁道标准设计》 北大核心 2012年第10期112-115,共4页

新建聊城火车站无站台柱雨棚采用张弦桁架预应力钢结构体系,沿站台方向设置28榀钢桁架,每榀桁架跨度65.45 m,桁架两端简支于钢管混凝土格构柱顶。大跨度张弦桁架结构体系的分析计算及支座、锚固节点的设计是难点。通过聊城站张弦桁架钢... 新建聊城火车站无站台柱雨棚采用张弦桁架预应力钢结构体系,沿站台方向设置28榀钢桁架,每榀桁架跨度65.45 m,桁架两端简支于钢管混凝土格构柱顶。大跨度张弦桁架结构体系的分析计算及支座、锚固节点的设计是难点。通过聊城站张弦桁架钢结构雨棚的设计,详细介绍张弦桁架钢结构的结构选型,材料选择,计算分析以及在结构计算中的荷载工况及荷载组合,简要说明支座节点设计及桁架张拉施工控制措施,为今后类似预应力钢结构工程设计提供参考。 展开更多

关键词 无站台柱雨棚 预应力钢结构 张弦桁架 初始索力

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巨型钢框架复合支撑体系拉索直径确定方法 被引量：1

18

作者 唐柏鉴 顾盛 刘和平 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2012年第6期39-45,共7页

拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理,找出了拉索直径的决定因素,基于此提出其取值准则,并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法,进一步通过基于工程实际的数... 拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理,找出了拉索直径的决定因素,基于此提出其取值准则,并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法,进一步通过基于工程实际的数值算例进行了验证。反对称荷载下的不平衡,只能采用反对称手段调平,巨型钢框架预应力复合支撑体系拉索直径由水平荷载决定,以复合支撑内力平衡为取值准则。建立的影响系数迭代调平方法确定拉索直径能够考虑上下层之间的相互影响,具有良好的精度和可操作性。 展开更多

关键词 预应力钢结构 巨型结构 复合支撑 拉索直径 影响系数迭代调平法

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徐州火车站无站台柱雨棚结构设计 被引量：3

19

作者 朱丹晖 赵建强 《铁道标准设计》 北大核心 2009年第4期117-120,共4页

介绍徐州火车站无站台柱雨棚的张弦桁架钢结构体系,结构计算模型,材料选择,以及在结构计算中的荷载取值。阐述非线性分析时张弦桁架控制索力的取值原则,为今后预应力钢结构工程提供借鉴。

关键词 无站台柱雨棚 张弦桁架 控制索力 预应力钢结构

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基于遗传算法的脊杆索穹顶优化设计 被引量：8

20

作者 张爱林 孙超 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期455-466,共12页

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力... 为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响.将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能.结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力. 展开更多

关键词 预应力钢结构 脊杆索穹顶 优化设计 遗传算法 结构造价

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