新穎結構：預應力組合網架

預應力組合網架是在組合網架的基礎上，在下弦平面內設置單向或雙向預應力拉索，從而形成一種拉索、鋼管和鋼筋混凝土平板(帶肋板)共同工作的組合結構體系。它將承重結構與維護結構合二為一，通過施加預應力改善內力分布、降低應力峰值，增大結構剛度、降低撓度，充分發(fā)揮材料強度、提高結構承載力，從而節(jié)省用鋼量、降低了造價。

預應力組合網架具有諸多優(yōu)勢，適用于大柱網、大空間的屋(樓)蓋中。在預應力組合網架結構設計中，設計者首先面臨的問題是如何確定其預應力值、跨高比、網格數。對于這些參數，設計者往往是根據相關經驗或試算的方式來選擇，缺乏科學依據，不一定取得最優(yōu)解。預應力組合網架結構組成復雜，設計變量多，優(yōu)化問題非常復雜，工程人員一般不容易掌握?；诖耍\用優(yōu)化理論對預應力組合網架幾何外形進行研究，為預應力組合網架的優(yōu)化設計提供選型依據，是一件有意義工作。根據規(guī)范和已建工程實例，利用APDL設計語言建立了40余個不同建筑尺寸的算例模型?；谌A段設計方法，在三種荷載工況作用下，詳細分析結構變形以及各個構件的應力變化情況。結合各構件的受力特性，選取預應力組合網架的跨度、高度、網格數、預應力值、桿件截面面積、肋梁寬度以及高度作為設計變量，以結構的總造價為目標函數，同時考慮強度、剛度、穩(wěn)定性、截面尺寸、拉索預應力限值及結構撓度等約束條件，采用零階優(yōu)化方法，對該結構進行優(yōu)化設計。從全部結果中選取在最優(yōu)點造價3%以內數值，用回歸分析的方法找尋預應力組合網架的造價與跨高比、長寬比、網格數、預應力值的關系，結論如下：1.當預應力組合網架的跨高比、網格數、預應力值同時在各自最優(yōu)值范圍內時，造價取得最優(yōu)解。2.預應力組合網架的最優(yōu)跨高比基本是恒值，有較寬的分布帶，宜取16～19。3.長寬比對結構的網格數影響很小，預應力組合網架的最優(yōu)網格數主要取決于短向的跨度，宜取(6～8)+0.2L2(L2為結構的短向跨度)。4.預應力組合網架的最佳預應力值基本是恒值，有較寬的分布帶，宜取35%～45%的結構總荷載。