[发明专利]一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法。

背景技术

对于建筑结构设计，通常需要先进行仿真分析以得到结构的内力、变形等仿真结果，现有建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法为：建立有限元模型，然后直接通过对有限元模型中的拉索施加预应力应变荷载的方式模拟拉索对结构施加预应力。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

拉索两端的结构在预应力的作用下产生变形，这种变形又会影响拉索的应变，从而影响拉索对结构施加的预应力。例如，在如图1所示的结构中，拉索即为斜拉杆1，现有技术在建立包含斜拉杆1的有限元分析模型之后，在斜拉杆1上施加应变荷载，从而引入斜拉杆1对两端结构施加的预应力P，如图2所示，结构在预应力P的作用下产生变形，斜拉杆1同时也发生变形，斜拉杆1长度的变化使得此时实际的预应力变为P’，显然结构在变形后的实际预应力P’不等于结构在未变形时斜拉杆1所施加的预应力P。图1和图2中箭头为力的方向示意，图2中实线为产生形变之后的结构，虚线为产生形变之前的结构。因此使得实际预应力值与施加的预应力值之间存在偏差，从而无法根据施加的预应力精确地得到仿真结果。

发明内容

本发明的实施例提供一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法，能够根据施加的预应力更加精确地得到预应力施加仿真分析结果。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法，包括：

建立有限元分析模型，所述模型中包括至少一对预应力受力节点；

在所述每对预应力受力节点之间施加一对节点力，使所述模型在所述节点力的作用下产生变形；

在所述每对预应力受力节点之间引入预应力拉索单元，并撤掉所述节点力，所述预应力拉索单元带有与所述节点力相同的预应力的应变荷载，使所述拉索单元提供与所述节点力相同的预应力作用于所述模型。

本发明实施例提供的一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法，在引入拉索施加预应力之前先施加与预应力相同的节点力，从而使结构在节点力的作用下先发生变形，之后再将带有预应力应变荷载的拉索单元引入，并撤掉节点力，使拉索单元提供的预应力代替节点力作用于结构，由于这是一种等效替换，在引入拉索单元后结构不会发生新的变形，实际预应力就等于拉索单元施加的预应力，从而能够根据更加精确地得到预应力施加仿真分析结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种有限元分析模型的示意图；

图2为图1中模型在预应力的作用下产生变形后的示意图；

图3为本发明实施例中一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法的流程图；

图4为本发明实施例中一种环向索弦支结构的示意图；

图5为图4中施加节点力使结构变形后的示意图；

图6为图4中引入斜拉杆施加预应力后的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种建筑钢结构拉索预应力施加仿真分析方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤101、建立有限元分析模型，上述模型中包括至少一对预应力受力节点；

在上述模型中，未包含预应力拉索单元，至少一对预应力受力节点为用于施加预应力的位置。具体地，以下以一种环向索弦支结构作为步骤101中建立的模型为例说明本发明实施例，如图4所示，上述环向索弦支结构包括环向索2、第一撑杆31、第二撑杆32以及网格梁4，网格梁4的两端分别为第一节点A和第四节点D，第一撑杆31和第二撑杆32与环向索2的连接处分别为第二节点B和第三节点C，其中，第一节点A和第二节点B为一对预应力受力节点，第三节点C和第四节点D为另一对预应力受力节点。

步骤102、在上述每对预应力受力节点之间施加一对节点力，使上述模型在节点力的作用下产生变形；