【摘 要】斜拉网格杂交结构是建筑结构中比较常用的结构，但是这种结构与其他建筑结构相比，技术性指标以及其他方面的要求都比较高，包括设计环节。设计水平是该结构进行后续工作的基础，因此需要把好设计关，在对斜拉网格杂交结构进行设计时，需要注意很多问题，但是其中比较重点的与三项，第一项是结构布置；第二项是结构分析，第三项是节点构造，本文就以这三点为例，对该结构中涉及到的这三项问题进行分析，希望为斜拉网格杂交结构的发展提供借鉴。
【关键词】斜拉网格杂交结构 设计 若干问题
如今，人们对于基础工程建设的需求越来越多，这就对建筑工程的施工质量以及结构设计提出了新的要求。就我国目前建筑工程项目设计而言，由于大部分的建筑工程都需要的大跨度的结构设计，特别是在一些建设规模较大的建筑工程项目中，建筑设计人员要采用更多科学合理的设计形式来满足大跨度结构的设计要求。因此，斜拉网络杂交结构正是这一发展过程中的产物，并逐渐受到了建筑行业的青睐。本文主要列举了斜拉网格杂交结构设计中需要注意的三个问题，每个问题之中都有需要注意的设计重点，比如结构布置，其设计重点为斜拉索以及塔柱与网络，而结构分析的设计重点为塔柱的简化计算以及预应力设计方法等，在设计时，只要抓住这其中涉及到的各项问题，即可完成设计任务，不会出现影响质量的差错，接下来，笔者将对上述提及到的这些问题进行探讨。
一、结构布置
斜拉网络杂交结构是建筑结构中比较常见的一种结构，因其张力比较突出，所以越来越受到欢迎，该结构在设计中需要注意若干问题，结构布置就是其中需要重点注意的问题之一，设计方案时形成对斜拉网格杂交结构的施工以及后期的应用起着指导作用，因此设计过程中涉及到的每一项内容都应该认真对待，接下来，笔者从结构布置角度来具体的介绍其注意的事项。
1、斜拉索
如果塔柱已经处于整个杂交结构施工的范围之中，斜拉索布索的方法比较多，可以选择竖琴方式，也可以选择放射形式，还可以选择星形式等，而具体选择多向布索，还是单向布索则需要根据工程要求来决定，但是通常情况下，对此并没有过多的要求。但是如果塔柱处在整个杂交范围之外，通常选择在杂交结构的一面进行布索，但是为了保证整个杂交结构的稳定性，必须要安装锚索，以提高其稳定性。如果斜拉索锚固处在网络节点的位置，经过实践研究表明，斜拉索在该位置利用多向布索的方式效果最佳，这样其在平面上的投影会呈现出各种形态，比较常见的有K字形或者十字形；但是如果其处在中间构架上，相比较而言，应用单向布索方式比较好是。但是出上述两种布索的方式外，扇形的方式也比较好，而且也是应用比较广泛的一种索型。
2、塔柱与网格
这两个部分需要花费大量的资金，因此在对塔柱与网格进行设计时，通常都要注意成本的问题，尽最大可能降低成本，其降低成本的关键就是降低其制作费用，一般情况下，设计人员都会以斜拉桥为参照物，塔柱需要两层，这时则需要注意高度与距离之间的比值，保持到0.2以上，但是不能超过0.25，除此之外，斜拉索的水平倾角也是值得注意的问题，正常情况下，要超过25°。另外，塔柱截面需要采用具体哪种形式以及需要的面积大小等也是需要设计人员需要注意的参数，这需要考虑出到工程的实际情况，因为工程类型不同，其具体的要求也会不同，其所需要的各项参数必然会不同，设计人员与建设单位做好沟通，再设计即可。
二、结构分析
结构分析是斜拉网络杂交结构设计中需要注意的另一个重点问题，一般情况下，都需要对该结构进行必要的静力分析，其分析的原理主要是利用有限元，将塔柱看作是空间梁元，将网格看作是空间杆元，将斜拉索看作是受拉二力杆件。这样三者就能够形成一定的关系方程，进而确定这三者之间的关系，利用迭代方式来计算出具体的数值。
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1、塔柱的简化计算
在对塔柱进行计算时，其形成的模型可以看作是两两交接的塔柱，并且在此基础上对塔柱底端进行固接，即可进行计算，这种计算模型相对来说比较简单，可以省略掉很多环节。当斜拉索预张拉对网格结构施加预应力时，根据索张拉方式，斜拉网格结构有二阶段受力、三阶段受力或五阶段受力等，一般分为初始加载、张拉斜拉索和继续加载三个阶段。根据斜拉网格结构的不同受力阶段分别建立相应的总刚方程，从而求得各阶段的结构内力，每阶段末结构内力为前面各阶段所得内力的叠加。
2、预应力设计方法
在斜拉网格的结构中，网格结构所承受的预应力是由斜拉索在张拉的作用下形成的，这种预应力的施加方式不但能够使拉索拉紧以实现与网格配合作用的目的，而且能够增大拉索的刚性，从而缩小网格杆件的内力、减少网格结构的挠度、降低工程成本；又能够起到一定的预防作用，防止斜拉索在风力作用下，或着地震的作用下发生松弛的问题，影响到结构的整体牢固性。
一般来讲，在斜拉网格结构中，预应力的损失可以分为局部与整体两方面。其中局部损失主要有摩擦损失和锚固损失等，而整体损失则主要有张拉损失、松弛损失等。摩擦损失是指张拉设备在使用过程中所造成的损失；由于斜拉网格结构是一种后张预应力结构体系，因而在钢束的使用中发生滑移或变形的情况时，就会形成锚固损失。预应力钢材的应力松弛是指钢材受到一定的张拉力以后，在长度保持不变的条件下，钢材应力随时间增长而降低的现象。温度对结构的影响是双向的，随着气温升高或降低，拉索内力将减小或增大。斜拉网格结构中，由于拉索暴露在外，所以其内力受温差的影响较大。
三、节点构造
3.1拉索与网格结构的连接
斜拉索的张拉端一般位于该节点，其设计要便于张拉和以后的换索。斜拉索一般与网格结构的上弦节点相连，可在球节点上焊接一段带耳板的钢管，用销子将耳板与拉索帽连接；索也可穿过球体直接锚固于网格结构球节点上，索穿过球体引起球的承载力的降低，可在球内焊接一段钢管予以加强。
3.2拉索与塔柱的连接
拉索与塔柱连接处一般作为拉索的固定端。拉索固定于柱顶时，一般在柱顶设置钢箱或其他形式的锚座，两侧拉索的水平力在锚座上平衡。拉索不在柱顶时，可直接锚固于柱身。当塔柱为钢柱时，可在钢柱上焊接耳板，拉索帽通过销子就可与塔柱连接。
3.3网格与塔柱的连接
通常来说，将塔柱与网格连接在一起主要是为了凸显两个优势，一是提高了网格结构的弹性，即使在受到外力挤压的作用下，也不会对网格结构造成较大的影响。二是可以将塔柱上端受到的压力分担给柱中一部分，在网格具备较强的弹性支撑的基础下，进一步增强了塔柱结构的牢固性。
四、结语
综上所述，可以得知，斜拉网络杂交结构设计对于大跨度的建筑工程项目建设有着重要的影响。这种网络结构形式不仅能够实现安全生产的目的，还能为工程项目带来一定的景观效益，极大的保障了建筑物结构的安全稳定系。因此，我国建筑行业要高度重视斜拉网络杂交结构设计问题，加强对斜拉网络杂交结构的优化设计，并大力推广和应用斜拉网络杂交结构设计形式。虽然我国目前的斜拉网络杂交结构设计中还存在一些问题，还需要相关技术人员进一步的完善，从而促进斜拉网络杂交结构的蓬勃发展。
参考文献：
[1]罗尧治,曹国辉,董石麟,严慧.预应力拉索网格结构的设计与研究[J]. 土木工程学报. 2004(03).
[2]黄炳生. 斜拉空间网格结构的分析和设计[J]. 南京建筑工程学院学报(自然科学版). 2002(01).
[3]董石麟. 预应力大跨度空间钢结构的应用与展望[J]. 空间结构. 2001(04).
论文作者:满志强
论文发表刊物:《低碳地产》2016年6月第11期
论文发表时间:2016/11/16
标签：结构论文; 网格论文; 拉索论文; 预应力论文; 结构设计论文; 损失论文; 节点论文; 《低碳地产》2016年6月第11期论文;