全局布索预应力钢框架的试验研究

摘要

本文基于全局布索预应力钢框架的结构形式，设计两榀缩尺模型进行设计荷载条件下的静力试验，包括全局布索预应力钢框架性能试验和预应力参数试验两部分。根据试验数据对全局布索预应力钢框架各系统的作用机理和整体受力性能、拉索截面积和预拉力等预应力参数的改变对钢框架性能的影响两方面进行有益的研究。最后借助有限元软件SAP2000以试验设计模型为原型，按试验方案所述步骤进行建模计算，将软件模拟结果与试验结果进行对比分析，在证明试验正确性的同时进一步细化了结论。
　　通过性能试验可发现，竖向向下荷载下，隅撑索预拉力对钢框架的不利值会随隅撑索索力的降低逐渐减小并与其同时达到零，索支部分对钢框架的受荷性能则有增强作用。竖向向上荷载下，索支索预拉力对钢框架的不利值会随索支索索力的降低逐渐减小并与其同时达到零，隅撑部分对钢框架的受荷性能则有增强作用。水平向左荷载下，索支索在受荷过程中不起作用，左侧隅撑索预拉力对钢框架的影响则会随着其索力的降低逐步抵消，右侧隅撑索对钢框架的受荷性能则有增强作用。将软件模拟结果与试验数据整体对比分析可发现，两者关系曲线特征吻合较好，但试验数据的绝对值要比软件模拟小，这主要是因试验模型相较于软件分析模型在框架梁内及梁柱交接处增设了许多连接构件，这些构件增强框架的整体刚度。
　　通过预应力参数试验可发现，索支索预拉力的增加增大了索支撑杆对钢框架的顶推力，隅撑索预拉力的增加增大了隅撑撑杆对钢框架的拖曳力，但其对各截面受荷时弯矩和变形的增长率并无影响。不同索截面积的拉索初始预拉力在相等预应力的情况下对钢框架各截面产生的弯矩和变形与其各自的索截面积有关，且按其变化倍数增加。索支索、隅撑索和两索索截面积的增加在竖向荷载下分别使索支承、帯隅撑和全局布索预应力钢框架各截面弯矩变形的增长率不断下降，且存在增长率下降幅度的峰值，其对应索截面积可认为是最经济的索截面积，水平荷载下，索截面积变化对钢框架各截面弯矩变形的增长率影响较小。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 预应力在钢框架中的应用研究概况

1.3 钢框架的试验研究概况

1.4 预应力钢结构技术的试验研究概况

1.5本文主要工作

第2章 全局布索预应力钢框架试验方案

2.1 试验目的

2.2 试验模型设计

2.3 试验方案

2.4 本章小结

第3章 全局布索预应力钢框架性能试验研究

3.1 竖向向下荷载

3.2 竖向向上荷载

3.3 水平向左荷载

3.4 本章小结

第4章 全局布索预应力钢框架预应力参数试验研究

4.1 拉索截面积

4.2 拉索预拉力

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位论文期间发表的学术论文及专利

致谢