[发明专利]一种索结构预应力态拉索长度确定方法

说明书

本发明公开一种索结构预应力态拉索长度确定方法，包括以下步骤：1、进行施工全过程模拟仿真计算得到索结构预应力态，提取各个节点的预应力态三维坐标和每根拉索的标记力值；2、采用BIM三维可视化软件建模得到预应力态BIM模型；3、测量拉索的长度作为拉索下料长度；4、在图纸中标明拉索下料长度和标记力值；5、索结构安装完毕后，对索结构进行空间定位和三维扫描，获得真实状态三维坐标；6、在BIM三维可视化软件建立真实状态BIM模型，测量拉索的长度，得到拉索施工后长度，与拉索下料长度比较，确定是否要采取相应的技术措施或者调整索结构施工方案；本发明能够优化索结构的受力状态，使得每根拉索均承受适当的拉力，进而保证索结构的整体刚度。

技术领域

本发明涉及预应力索结构产品技术领域，特别是涉及一种索结构预应力态拉索长度确定方法。

背景技术

大跨度预应力钢结构是衡量一个国家建筑科技水平的重要标准之一，也是一个国家文明发展程度的象征，我国大跨度预应力钢结构的发展顺应时代要求，近年来建筑外形灵活新颖的索结构工程层出不穷，得到了广泛的应用。

索结构属于预应力钢结构体系，其结构特点在于以索为主要受力构架，因此该结构中由大量拉索组成，而拉索需要施加预应力形成有效的结构刚度来抵抗外荷载作用。索结构整体刚度由受拉构件承受预拉力形成，节点是典型的铰接节点；索结构为柔性结构，工作过程中挠度变形较大，构件的变形会引起结构内力重分布，具有较强的几何非线性；计算状态具有不确定性，需要找形实现。基于索结构的以上特点，可以看出拉索长度的精准确定是索结构成功建立的关键所在。以往的工程实践也证明了，索结构施工中拉索的安装与预应力的施加和拉索下料长度的精准程度息息相关。

传统的下料方法是，根据图纸上给出的拉索节点间距离L和设计给出的拉索初拉力F进行计算，由于拉索是线弹性材料，符合胡克定律，按照胡克定律算出拉索的应变ε，得出拉索的应变量△L＝εL，那么，下料长度L'即为L-△L。但是，此种方法过于粗糙，精确度不够，不能保证每根拉索的受力状态达到设计要求，因此，可能会影响到索结构的整体刚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种索结构预应力态拉索长度确定方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够优化索结构的受力状态，使得每根拉索均承受适当的拉力，进而保证索结构的整体刚度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种索结构预应力态拉索长度确定方法，应用于索结构，所述索结构包括多根拉索，所述拉索在节点处安装连接，包括以下步骤：

(1)根据确定的施工方法或施工方案进行施工全过程模拟仿真计算，得到索结构预应力态，根据所述索结构预应力态，提取各个节点的预应力态三维坐标和每根所述拉索的标记力值；

(2)根据所述预应力态三维坐标，采用BIM三维可视化软件建模得到预应力态BIM模型；

(3)在所述预应力态BIM模型中，测量所述拉索在三维空间内的长度，作为拉索下料长度；

(4)在图纸中标明所述拉索下料长度和所述标记力值，完成拉索下料图纸；

(5)施工现场所述索结构安装完毕后，对所述索结构进行空间定位和三维扫描，获得所述索结构各个节点的真实状态三维坐标；

(6)根据所述真实状态三维坐标，在BIM三维可视化软件建立真实状态BIM模型，在所述真实状态BIM模型里测量所述拉索在三维空间内的长度，得到拉索施工后长度，所述拉索施工后长度与所述拉索下料长度比较，得到两者差值，根据两者差值来判断所述拉索是否承受拉力，进而确定是否要采取相应的技术措施或者调整索结构施工方案来满足设计、施工要求。

优选地，步骤(1)中利用ANSYS或Midas建立有限元计算模型，进行施工全过程仿真计算分析，计算中考虑施工偏差和材料构件偏差。