弦支穹顶结构环索预应力设计方法对比研究

摘要

选取几何法及撑杆控制面积法确定环索预应力比,选取支座径向位移相等准则及网壳顶点竖向位移相等准则确定环索预应力幅值,将它们进行交叉组合构成4个环索预应力设计方案。另外还选取刚性索法及改进刚性索法作为环索预应力设计方案。以2008年北京奥运会羽毛球馆屋盖弦支穹顶结构为背景建立了算例结构模型。以结构重量为目标函数,考虑构件的长细比约束、强度应力约束、稳定应力约束和结构位移约束,考虑12个设计荷载工况。基于上述6个环索预应力设计方案,采用ANSYS编程语言分别编制结构优化设计程序,以确定最优的环索预应力设计方案。研究结果表明:在弦支穹顶结构优化设计中,以撑杆控制面积法确定环索预应力比,以支座径向位移相等准则确定环索预应力幅值,所获得的结构重量最轻同时结构水平与竖向刚度也最大。