跨度60m的屋面如何實現(xiàn)每平米30kg的超低含鋼量?
拱形結(jié)構(gòu)相比于梁式結(jié)構(gòu),將受彎轉(zhuǎn)化為軸力,構(gòu)件利用率高。但是由于柱子和基礎(chǔ)承擔(dān)拱形結(jié)構(gòu)強大的水平推力,會導(dǎo)致柱子含鋼量增加較大,土建基礎(chǔ)成本增高。
有沒有什么辦法化解掉拱結(jié)構(gòu)的推力呢?這是一個竹子做的弓箭,給你一個點贊的時間來思考?
如果在兩個支座增加一個鋼索來平衡拱結(jié)構(gòu)帶來的推力,就可以將推力轉(zhuǎn)化為鋼索內(nèi)力,這樣柱子主要承擔(dān)軸力,鋼柱截面大大減小。
但還有一個安全問題!拱的壓縮,弦的伸長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)矢高不斷減小,拱可能會突然失去形態(tài)而失效。所以需要在拱和弦之間增加撐桿,這樣就可以保證拱的矢高幾乎不變,承載力大大提高。
你以為這樣就完了嗎?由于拉索的存在,我們可以方便的張拉拉索來給結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形與實際受力時恰好相反,這樣就可以抵消一部分結(jié)構(gòu)受豎向荷載時的內(nèi)力和變形??梢栽僖淮翁岣叱休d力并且降低含鋼量。
這樣一個剛?cè)峄旌喜⑶依妙A(yù)張力抵抗外部荷載的高效結(jié)構(gòu)形式稱之為張弦梁。這種結(jié)構(gòu)如此高效,為什么實際工程中應(yīng)用較少呢?