[发明专利]建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法

权利要求书

1.建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，包括如下步骤：

步骤(1)建立分析模型，获得张弦结构的初始状态及响应：根据原结构静力荷载分析，在有限元模拟计算平台上建立张弦结构的有限元模型；

对包含预应力索的张弦结构进行预应力索未遭破坏时的静力状态分析，以初始整体张弦结构在竖向荷载作用下的静力作用分析，得出张弦结构的初始状态及响应；

步骤(2)选择具体一个预应力索做失效处理，然后对整体结构进行响应分析：即假定某个预应力索处于失效状态，分别以该预应力索松弛和崩断两种状态作为预应力索的失效状态，然后对预应力索失效后的剩余张弦结构取荷载动力放大系数A，对剩余张弦结构进行A倍竖向荷载作用下的静力作用分析，以得出该预应力索失效后的张弦结构的破坏状态及响应；

步骤(3)对预应力索构件逐一做失效处理并逐一对失效后的结构进行响应分析：重复步骤(2)，以得到每个预应力索处于失效状态后的张弦结构的破坏状态及响应；

步骤(4)进行张弦结构防连续倒塌设计：以任意预应力索失效时，剩余张弦结构在竖向荷载作用下材料进入塑性阶段的情况下，控制张弦结构梁构件的挠度；控制剩余预应力索不应超过其0.8的屈服强度标准值，与发生失效的预应力索相连的张弦结构的钢构件应力不应超过极限承载强度标准值，控制不与发生失效的预应力索相连的张弦结构的钢构件应力，并对不与预应力索相连的各类型的钢构件的敏感性指标S.I.进行控制，

其中，λ₀是钢构件在初始状态下的承载能力，λ_d是预应力索失效后钢构件的承载能力；

在上述设计标准下对张弦结构中的各钢构件进行补充设计调整，从而防止在任意预应力索发生失效时张弦结构可能出现连续倒塌的情况发生，以保证张弦结构整体结构的稳定性。

2.根据权利要求1所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中的张弦结构的静力状态分析为现有技术，采用已有的有限元分析软件即可，如可采用有限元软件Midas/Gen，或者采用有限元软件Etabs、或者采用有限元软件Sap2000。

3.根据权利要求1所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中竖向荷载为恒载+0.25活载。

4.根据权利要求1所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中放大系数A的取值范围为1.2～1.5。

5.根据权利要求1所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述的预应力索的松弛状态是指：拆除所选的预应力索，该预应力索与整体张弦结构连接处不施加反向作用力；所述预应力索的崩断状态是指：拆除所选预应力索，该预应力索与整体张弦结构连接处施加与预应力索拉力相等的反向集中作用力。

6.根据权利要求1所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中竖向荷载为恒载+0.25活载。

7.根据权利要求1至6任一项所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述的张弦结构中梁构件的挠度控制标准见表1；

表1：梁构件挠度控制标准

表1中，l为梁构件的长度。

8.根据权利要求7所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，不与发生失效的预应力索相连的张弦结构的钢构件应力按表2所示的钢构件控制标准控制；

表2：不与预应力索相连的钢构件应力控制标准

表2中，所述的钢构件包括梁构件、柱构件、受拉支撑和受压支撑，Wp为截面的塑形模量，W为截面模量，fyk为钢材强度标准值。

9.根据权利要求8所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，当S.I.值≥0.75时，其应力控制标准在表1和表2的基础上乘以安全系数K。

10.根据权利要求9所述的建筑体系张弦结构中预应力索失效下的防连续倒塌设计方法，其特征在于：所述安全系数K的取值范围为0.75～0.85。