3D3S拉索拉桿結(jié)構(gòu)分析過(guò)程

1、3D3S拉索（拉桿）結(jié)構(gòu)的分析過(guò)程和原理簡(jiǎn)介同濟(jì)大學(xué)3D3S課題組 同濟(jì)大學(xué)新土木大樓112室 上海四平路1239號(hào) 2005-11一、簡(jiǎn)單的拉索（拉桿）結(jié)構(gòu)1二、含予應(yīng)力的拉索（拉桿）結(jié)構(gòu)11、結(jié)構(gòu)形式12、計(jì)算方法23、索梁體系的例子3一、簡(jiǎn)單的拉索（拉桿）結(jié)構(gòu)操作：建立模型，對(duì)拉索（拉桿）設(shè)置只拉屬性（構(gòu)件屬性->定義初應(yīng)力和只拉屬性），內(nèi)力分析原理：軟件在針對(duì)含有只拉屬性構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)直接在荷載組合下進(jìn)行內(nèi)力分析，而不是用先按照工況計(jì)算后把工況下的內(nèi)力和位移組合起來(lái)的方法，即只針對(duì)實(shí)際的工作狀態(tài)得到構(gòu)件屬性。普通結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 含只拉單元結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析二、含予

2、應(yīng)力的拉索（拉桿）結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)形式1） 拉索（拉桿）幕墻2） 純索網(wǎng)體系3） 鋼結(jié)構(gòu)中使用拉索（拉桿），張弦梁等2、計(jì)算方法1）初始態(tài)計(jì)算A、索桿體系適用結(jié)構(gòu)：適用于結(jié)構(gòu)形式1）2）；原理：采用節(jié)點(diǎn)力平衡的計(jì)算手段，即在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上保證節(jié)點(diǎn)力平衡從而得到和節(jié)點(diǎn)相連的各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力，初始態(tài)只有內(nèi)力沒(méi)有位移。當(dāng)去除予應(yīng)力構(gòu)件后，允許結(jié)構(gòu)成為機(jī)構(gòu)。例子： 紅色虛線拉桿施加里預(yù)張力，該對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為保證節(jié)點(diǎn)力平衡，在索桿找型后內(nèi)力是對(duì)稱的；當(dāng)刪除紅色單元后，結(jié)構(gòu)就是一個(gè)機(jī)構(gòu)，所以必須通過(guò)預(yù)張力單元使結(jié)構(gòu)具有剛度。B、索梁體系： 適用結(jié)構(gòu)：適用于結(jié)構(gòu)形式3）；原理：把預(yù)張力作為節(jié)點(diǎn)荷載作用到結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行線

3、性或非線性的分析得到初始態(tài)的內(nèi)力和位移（線性分析即為線性找形，非線性分析即為非線性找形）；當(dāng)去除予應(yīng)力構(gòu)件后，結(jié)構(gòu)必須仍舊為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，如果去除了預(yù)張力單元后，結(jié)構(gòu)就變成機(jī)構(gòu)，那么無(wú)論線性還是非線性找形都會(huì)不成功。例子：紅色虛線拉桿施加里預(yù)張力；當(dāng)刪除紅色單元后，結(jié)構(gòu)仍舊是一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；這樣的結(jié)構(gòu)找形是可以進(jìn)行的，如果刪除紅色單元后結(jié)構(gòu)成為機(jī)構(gòu)，那么索梁找型一定是不成功的。線性找形和非線性找形：原理和幾何非線性的內(nèi)力分析是一樣的，即線性認(rèn)為最終的平衡態(tài)為變形前的狀態(tài)，按照小變形計(jì)算相應(yīng)的內(nèi)力和位移，不需要迭代；非線性是把變形后的狀態(tài)作為平衡態(tài)，需要迭代得到最終內(nèi)力和位移；注意：不是所有結(jié)構(gòu)都能最

4、終迭代收斂的。2）工作態(tài)計(jì)算工作態(tài)和初始態(tài)是兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)，如果存在予應(yīng)力就必須進(jìn)行初始態(tài)分析，如果沒(méi)有予應(yīng)力構(gòu)件，那只需要進(jìn)行工作態(tài)分析。工作狀態(tài)有兩類：線性計(jì)算（內(nèi)力分析菜單）和非線性計(jì)算（非線性菜單下的荷載態(tài)分析菜單）。一共存在下列8種不同的荷載分析方式：1）直接內(nèi)力分析：2）直接非線性荷載態(tài)分析：存在預(yù)張力時(shí)：3）索桿找型后內(nèi)力分析：4） 索桿找型后非線性荷載態(tài)分析：5）線性索梁找型后內(nèi)力分析：6）線性索梁找型后非線性荷載態(tài)分析：7）非線性索梁找型后內(nèi)力分析：8）非線性索梁找型后非線性荷載態(tài)分析：3 8荷載態(tài)分析時(shí)都疊加了初始態(tài)計(jì)算出來(lái)的內(nèi)力；5）、7）、8）在荷載態(tài)分析時(shí)疊加了初始態(tài)

5、計(jì)算出來(lái)的位移（觀察時(shí)程曲線可以看到在荷載級(jí)數(shù)為0的時(shí)候仍舊存在位移，這個(gè)位移就是初始態(tài)計(jì)算得出的位移）；6）在荷載態(tài)分析時(shí)不疊加了初始態(tài)計(jì)算出來(lái)的位移（觀察時(shí)程曲線可以看到在荷載級(jí)數(shù)為0的時(shí)候位移為0）；3、索梁體系的例子通過(guò)下例說(shuō)明58各個(gè)不同的找型和荷載分析過(guò)程產(chǎn)生的不同計(jì)算結(jié)果：荷載條件：遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)力（活載）30KN 和地面連接的拉桿的控制預(yù)拉力10kN。A、使用5）線性索梁找型后內(nèi)力分析：線性找型：找型好顯示正常使用下的位移圖，最大位移為17.6：使用內(nèi)力分析菜單：得到組合1（恒載+活載）下的最大位移為-109.1；如果事先去掉只拉單元上10KN的預(yù)張力，直接內(nèi)力分析，那么在組合1下的

6、位移為-126.7，等于109.1與預(yù)張力下的初始位移17.6之和。B、使用6）線性索梁找型后非線性荷載態(tài)分析：找型方法同上面所述，最大初始位移為17.6。使用非線性菜單下的工作狀態(tài)荷載態(tài)分析。組合中添加組合1作為承載能力和正常使用的組合。點(diǎn)擊計(jì)算按紐，完成荷載分析。使用非線性分析下工作態(tài)分析下的顯示位移，得到正常使用下的位移為163.6。使用非線性分析下工作態(tài)分析下的時(shí)程曲線：可以看到端節(jié)點(diǎn)的位移是從0到163.6（線性索梁找型后非線性荷載態(tài)分析的時(shí)候計(jì)算位移時(shí)候不疊加初始位移）。C、使用7）非線性索梁找型后內(nèi)力分析：顯示初始位移，最大位移17.8，比按照線性找型的大0.2：使用內(nèi)力分析菜單，內(nèi)力分析后顯示位移（17.8+108.9=126.7，即預(yù)張力作用下，使得最終的位移比沒(méi)有預(yù)張力的情況下小了17.8）：D、使用8）非線性索梁找型后非線性荷載態(tài)分析：找型同上，最大初始位移為17.8。使用非線性分析下工作態(tài)分析下的