跨度60m的屋面如何实现每平米30kg的超低含钢量?
拱形结构相比于梁式结构,将受弯转化为轴力,构件利用率高。但是由于柱子和基础承担拱形结构强大的水平推力,会导致柱子含钢量增加较大,土建基础成本增高。
有没有什么办法化解掉拱结构的推力呢?这是一个竹子做的弓箭,给你一个点赞的时间来思考?
如果在两个支座增加一个钢索来平衡拱结构带来的推力,就可以将推力转化为钢索内力,这样柱子主要承担轴力,钢柱截面大大减小。
但还有一个安全问题!拱的压缩,弦的伸长导致结构矢高不断减小,拱可能会突然失去形态而失效。所以需要在拱和弦之间增加撑杆,这样就可以保证拱的矢高几乎不变,承载力大大提高。
你以为这样就完了吗?由于拉索的存在,我们可以方便的张拉拉索来给结构施加预应力,而预应力状态的结构内力和变形与实际受力时恰好相反,这样就可以抵消一部分结构受竖向荷载时的内力和变形。可以再一次提高承载力并且降低含钢量。
这样一个刚柔混合并且利用预张力抵抗外部荷载的高效结构形式称之为张弦梁。这种结构如此高效,为什么实际工程中应用较少呢?