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摘要：自平衡拉索体系，结合了建筑钢结构与幕墙结构理念。体系可以很好融合到大位移建筑结构中，通过上端固定铰下端活动铰连接方式，使得自平衡体系仅承受本身荷载。本文采用几何非线性整体建模对体系进行受力分析，得出了自平衡体系自身受力合理。为大位移建筑结构中的幕墙设计提供一种方案。
关键词：自平衡拉索体系；幕墙结构理念；大位移；几何非线性
引言
随着科技的发展，国内越来越多的体育馆，田径馆，机场等建筑结构采用钢结构设计，钢结构外部采用幕墙形式，从而达到建筑的使用功能和外观要求。然而由于钢结构在可变荷载作用下，钢结构相对变形较大，这就要求钢结构外部幕墙围护结构能有较大的变形能力，以消除钢结构位移对幕墙结构产生的作用。拉索幕墙跨度大，轻质，美观等方面的特点，受到了很多建筑师的青睐，但普通索网或者单索对端部移位要求较高，不太允许拉索端部有较大的位移，否则索网整体刚度和内力都有非常大的影响。为了达到建筑外观和使用要求，自平衡拉索体系却能很好的满足大变形要求，体系上部不动铰接，下部采用长圆孔形式，可以很好的消除钢结构在可变荷载（风荷载、温度荷载等）作用下对体系的受力影响，并且拉索可以在加工时先张拉，施工现场可直接吊挂，安装非常方便、快捷。自平衡拉索体系在自身荷载作用以及拉索预拉力作用下，中部钢结构管也主要承受压力作用，弯矩很小，可大大减小中立柱截面尺寸，体系受力合理，为幕墙设计提供一种设计方案。
由图2可知，体系最大挠度70mm<18000/250=72mm《钢结构设计规范》GB50017-2003
由图3可知，拉索最大内力202.1kN<544.6/2=272.3kN《索结构技术规程》JGJ257-2012 5.6.1
由图4可知，中柱最大应力134.0Mpa<310Mpa《钢结构设计规范》GB50017-2003表3.4.1-1
中柱主要承受压力作用，弯矩较小，与普通幕墙立柱相比，大大减小型材截面。
三、主体位移、温度以及施工阶段荷载对体系影响分析
自平衡体系上部为不动铰支座，下部为滑动铰支座，主钢结构位移对自平衡体系不产生内力影响。体系中拉索和中部杆件采用同种材质，拉索预拉力不随温度变化而变化，从而消除了温度对体系的影响。整个系统可在加工厂预先张拉，现在可直接按照，施工方便，简单并且快速。连接位置节点图如图5
四、结论
1、拉索自平衡体系，在承受自身荷载（主要是重力荷载和风荷载）时，杆件主要承压，受力合理，相对于其他梁式体系截面可以小得多。
2、自平衡体系由于采用理想静定体系，支座（主钢构大位移）位移对体系不会产生内力影响。
3、温度对自平衡体系几乎不影响，拉索预拉力不会随温度变化而变化。
4、体系施工方便，简单，可为幕墙设计提供一种较合理的方案。
参考文献：
[1][索结构技术规程] JGJ257-2012 中华人民共和国行业标准。
[2]刘鸿文.[材料力学]第4板.[M].高等教育出版社。
[3]MIDAS/GEN 分析与设计原理。
[4]徐芝纶.[弹性力学]第4板.[M].高等教育出版社。
论文作者:杨泓钰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：体系论文; 荷载论文; 幕墙论文; 钢结构论文; 位移论文; 拉索论文; 温度论文; 《基层建设》2017年第10期论文;