張弦結構體系（簡體書）

張弦結構（弦支結構），是在傳統剛性結構基礎上引入張拉整體體系而產生的新型複合結構體系。與剛性結構相比，張弦結構優化了力流，提高了效能；與柔性結構相比，張弦結構具有初始剛度，降低了施工難度。《張弦結構體系》從張弦結構體系的發展歷程和分類人手，研究了拉索的基本特性，分別對張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂、弦支簡殼、弦支混凝土樓板以及其他各類弦支結構形式的結構性能、分析設計方法、試驗研究成果和工程應用進行了較為詳細的論述。《張弦結構體系》主要特色是：介紹了高釩索和封閉索，給出了各種拉索的膨脹係數，並系統闡述了張弦結構的各種形式。
《張弦結構體系》可供土木工程相關專業的設計和研究人員、大學教師、研究生、高年級本科生參考使用。

陳志華，教授，博士生導師，天津大學建築工程學院鋼結構研究所所長。任中國鋼結構協會常務理事、副秘書長，國家鋼結構工程技術研究中心技術委員會委員，中國鋼協房屋建築鋼結構分會和安全檢測鑒定專業委員會副理事長，中國建築金屬結構協會常務理事兼鋼結構專家委員會委員，中國鋼協專家委員會委員兼副秘書長，中國土木工程學會空間結構委員會委員，建築鋼結構教育部工程研究中心技術委員會委員，天津市科學技術協會委員，天津市建築工程特聘研究員，天津市鋼結構學會理事長，《空間結構》、《工業建築》、《鋼結構》和《建築鋼結構進展》等雜誌編委。
主持“十二五”國家科技支撐計劃研究任務，因家自然科學基金項目，天津市重大研究計劃課題，教育部、住建部等省部級和重大工程項目近百項；主編或參編地方標準、行業規程或國家規範18部，主編或參編著作及教材8部；以第完成人獲國家科學技術進步二等獎，省部級一等獎4項、二等獎5項，國發明專利15項；入選教育部新世紀優秀人才支持計劃；獲得名獎、第五屆詹天佑土木工程大獎和第四屆空間結構優秀工程金獎，是天津市優秀博士後、全國空間結構優秀青年、中國鋼結構協會鋼結構傑出人才和新世紀百千萬人才工程國家級人選。

《張弦結構體系》可供土木工程相關專業的設計和研究人員、大學教師、研究生、高年級本科生參考使用。

前言
第1章張弦（弦支）結構體系概述
1.1大跨度結構
1.2預應力鋼結構
1.3張弦（弦支）結構

第2章拉索的基本特性
2.1拉索的分類
2.2拉索的基本特性
2.2.1拉索的物理特性
2.2.2拉索的抗力分項係數及其可靠度
2.3拉索的防腐蝕研究及新型拉索
2.3.1防腐原理
2.3.2高釩索及封閉索
2.3.3新型索的工程應用

第3章拉索的膨脹係數
3.1拉索膨脹係數的研究現狀
3.2拉索膨脹係數測定公式的確定
3.3拉索膨脹係數的測定儀器
3.4拉索膨脹係數的試驗研究
3.4.1試驗方法
3.4.2空氣加熱索膨脹係數試驗研究
3.4.3水域加熱索膨脹係數試驗研究
3.5拉索膨脹係數的統計參數及其分佈類型的確定

第4章張弦梁
4.1張弦梁結構的概念
4.2張弦梁結構的預應力設計
4.2.1設計原理
4.2.2有限元應用
4.2.3算例分析
4.3張弦梁結構的風振特性研究
4.3.1風的基本特徵
4.3.2時域分析法介紹
4.3.3頻域分析法介紹
4.3.4算例分析
4.4張弦梁索力測試的靜力平衡法
4.4.1常用的索力測量方法
4.4.2靜力平衡法
4.5張弦梁結構的工程應用
4.5.1國外工程應用
4.5.2國內工程應用

第5章張弦桁架
5.1張弦桁架的概念
5.2張弦桁架的預應力優化分析
5.2.1優化分析概述
5.2.2算例分析
5.3張弦桁架的形態分析
5.3.1形態分析概述
5.3.2形態分析的內容與方法
5.3.3算例分析
5.4張弦桁架的靜力性能若干問題分析
5.4.1基本靜力性能分析
5.4.2線性疊加原理的驗證
5.5張弦桁架的極限承載力分析
5.5．1特徵值屈曲分析
5.5.2考慮非線性的極限承載力分析
5.6張弦桁架的動力性能分析
5.6.1自振特性分析-I
5.6.2自振特性參數分析
5.6.3動力時程分析
5.7張弦桁架的工程應用

第6章平面組合型弦支結構體系
6.1平面組合型弦支結構概述
6.2雙向張弦梁結構非線性靜力分析
6.3不同預應力水平對結構性能的影響
6.4自振特性分析
6.5平面組合型弦支結構的工程應用
……
第7章弦支穹頂結構
第8章弦支筒殼結構
第9章其他弦支結構
參考文獻

由圖8—18可知，隨著撐桿數的增多，各索段內力的變化很小，在2.5％以內。由圖8—19和圖8—20可知，隨著撐桿數的增多，上弦桿的最大應力、撐桿的最大內力均在逐漸減小。此外，從折線的斜率可以看出，這種減小變化是逐漸趨于緩和的；對上弦桿應力的影響，當撐桿數大于5以后，應力已變化很小，在1.5％以內；對撐桿內力的影響，當撐桿數大于9以后，應力已基本保持不變。由圖8—21和圖8—22可知，隨著撐桿數的增多，支座處最大側移以及結構的最大豎向位移均在逐漸增大，并且當撐桿數從5到9之間變化時，無論是支座處最大側移還是結構的最大豎向位移均基本保持不變，當撐桿數大于9時，二者又開始有增大變化。通過對以上變化規律的分析可知，撐桿數對索內力的影響是微乎其微的；對上弦桿最大應力的影響，只有當撐桿數很少時，由于增加撐桿便增加了對上層筒殼的支撐點，使其受力更加均勻，會在一定程度上減小上弦桿的最大應力，但隨著撐桿數的增加，這種效果變得不再明顯；此外，過多地增加撐桿會使得結構自重增加，結構的位移變大，所以，一般不將大幅度地增加撐桿數作為改善上弦筒殼受力的方法。另外，在弦支筒殼結構中，撐桿數一般要大于1，當設置1根撐桿時，結構是不穩定的，或撐桿處的位移太大，計算往往不收斂。綜上所述，在對弦支筒殼結構進行設計時，撐桿數一般要大于1，撐桿數要視結構的跨度而定，在能滿足要求的前提下盡可能少設置為宜。
8.4 弦支筒殼結構的穩定性研究
8.4.1弦支筒殼結構的穩定特性
單層網殼和厚度較小的雙層網殼均存在整體失穩（包括局部殼面失穩）的可能性。設計某些單層網殼時，穩定性還可能起控制作用，因而對這些網殼應進行穩定性計算。相關文獻全面系統地對多種網殼進行了穩定性能研究，并得出了一些有價值的結論。弦支筒殼結構正是以單層網殼和厚度較小的雙層網殼為基本單元的結構體系，因此全面系統地對其進行穩定性能研究顯得尤為重要。
關于結構穩定性能的研究方法，以非線性有限元分析為基礎的結構荷載一位移全過程分析可以把結構強度、穩定乃至剛度等性能的整個變化歷程表示得十分清楚，因而可以從最精確的意義上來研究結構的穩定性問題。
仍然以8.3節研究的紡織廠車間的弦支筒殼為基礎算例，采用荷載一位移全過程分析方法，借助于ANSYS有限元分析軟件對其進行穩定性分析，采用Beam188單元模擬單層筒殼中的桿件，Link8單元模擬撐桿，Link10單元模擬拉索。此外，將下弦拉索與撐桿去掉，保持其他條件不變，將其變為普通筒殼結構，同樣對其進行穩定性分析，將二者分析得出的結果進行比較。