一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法技术

本发明专利技术涉及一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法，首先基于随机理论构建索杆张力结构支座节点径向、环向和竖向三个方向服从一定分布的误差模型，并利用ANSYS软件中的可靠性设计模块即PDS模块及拉丁超立方抽样即LHS考察结构在支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差的误差敏感性；在此基础上，根据《建筑结构可靠度设计统一标准》及《预应力钢结构技术规程》，进一步提出了基于正常使用极限状态下可靠度指标不低于1.5、索杆内力偏差不超过10％且满足正常使用极限状态搜索误差允许值的思路及具体搜索方法，理论基础强，索杆张力结构支座节点允许误差的确定准确，适用于索杆张力结构支座节点误差计算领域的普遍推广。

【技术实现步骤摘要】
一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法
本专利技术涉及支座节点允许误差计算
，更具体地说，涉及一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法。
技术介绍
预张力的合理设计和精确分布是实现预张力结构优越承载性能的关键因素，但由于实际预张力结构施工现场复杂，存在多个施工阶段，各阶段各环节存在的各种误差导致结构最终成形态与设计态有一定偏差(包括预张力偏差与形态偏差)，进而敏感地影响了结构的工作性能和承载能力。因此，开展面向实际工程的施工误差分析、评价，并在此基础上进一步控制各类误差的允许范围对于索杆预张力结构施工误差控制、索内力精确控制以保证结构良好的承载性能具有重要意义。近年来，国内外学者对各类施工误差性质及误差敏感性分析做了大量研究。现阶段有关误差敏感性分析多基于概率法、正交设计法等方法模拟各种误差考察对结构性能的影响。概率分析法假定各施工误差随机分布且符合一定分布规律，进而构建误差模型，通过引进相应误差模型考察其对初内力、承载性能等变化来评价其误差敏感性。张丽梅、邓华等分别采用一定的误差模型来模拟杆件长度误差，通过考察结构在不同误差模型作用下对初内力及工作性能的影响来评价其误差敏感性。陈联盟、董石麟等基于随机理论建立符合正态分布的长度误差模型，结合数理统计理论获得了各杆件长度误差敏感性评价方法。正交设计法考虑考虑了各因素之间的相互影响，通过设计一正交表来考察不同偏差水平下的误差效应。高博青、彭伟贤、张国发等使用正交设计方法分析了不同位置、多种拉索初始预应力及网壳节点竖向位置偏差水平等对不同预张力结构的静力性能、动力性能和稳定性能敏感性分析。尤德清等则基于蒙特卡罗分析方法初步分析了索穹顶结构支座施工误差对结构初始态的误差敏感性。可见，目前有关索杆预张力结构的施工误差分析多集中在杆件长度施工误差敏感性方面，有关支座节点误差性质及误差敏感性并不多见。与此同时，有关索杆预张力结构支座节点允许误差的研究并未展开，现有空间大跨结构支座允许误差值仅有《网壳结构技术规程》(GBJ61-2003)提出明确验收规定：交工验收时，应检查网壳的若干控制支承点间的距离偏差和高度偏差。控制支承点间的距离偏差容许值应为该两点间距离的1/2000，且不应大于30mm。高度偏差容许值规定：当跨度小于或等于60m时不得超过设计标高±20mm，当跨度大于60m对不得超过设计标高±30mm。网壳结构支座节点允许误差是否可直接应用到索杆预张力结构的节点控制精度有待进一步考证，而相关工作并未开展。综上可见，目前有关索杆张力结构支座节点误差敏感性分析并不多见，有关支座节点允许误差及施工控制精度要求更是尚未展开。因此，现有技术亟待有很大的进步。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法，包括步骤：S1、进行索杆张力结构支座节点误差敏感性分析；S2、确定索杆张力结构支座节点误差允许值；所述步骤S1还包括步骤：S11、建立基于ANSYS软件APDL循环分析文件；S12、构建基于随机理论的支座节点误差模型；S13、进行支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差的误差敏感性分析；所述步骤S2还包括步骤：S21、设定结构在一定程度支座节点误差作用下，对应相应的误差均值和方差，进而对应相应的误差模型，求得各类索杆内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β；S22、如果此时所有杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β均大于1.5(根据结构体系变形可逆程度选取范围为0～1.5，本专利技术设定β＝1.5)，则可按一定步长放大支座节点误差值，并求得放大后对应的可靠度指标；如果此时存在部分杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β小于1.5，则说明该部分杆件失效概率过大，需同样按照一定步长减小支座节点误差值，并进一步求解减小误差值后相对应的可靠度指标β；S23、重复步骤S21～S22，直到搜索获得某误差值对应相应的误差模型作用下索内力偏差不超过10％设计值所有杆件相对应的可靠度指标β均刚好满足不小于1.5的临界值；S24、进一步验证此时结构是否满足正常使用极限状态，最大挠度是否满足规范要求，如果满足则此时相对应的误差值即为极限误差允许值，否则调整误差值、返回至步骤S21～S23，直至满足各类索杆内力偏差值不超过10％设计值可靠指标β不小于1.5的约束条件、且满足正常使用极限状态即最大挠度满足规范要求。在本专利技术所述的索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法中，所述步骤S11指的是利用ANSYS软件，采用APDL建立可循环分析文件，文件中定义材料特性、索杆单元属性、施加初内力、加载等完整步骤，同时定义误差敏感性分析及可靠度分析时的相关变量。在本专利技术所述的索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法中，所述步骤S12指的是假定支座节点径向、竖向、环向方向等三个方向位置偏差随机变量分布均服从一定规则的分布，如正态分布或均匀分布，并参考相关规范及工程实践经验，假定允许的施工误差均值为D，则各施工误差的取值范围为[(1-ω)D,(1+ω)D]，其中ω为变异系数，作为施工控制精度参数，结合施工实际情况，本专利技术取ω＝5％。在本专利技术所述的索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法中，所述步骤S13指的是利用ANSYS软件中的可靠性设计模块即PDS模块、并采用拉丁超立方抽样即LHS执行1000次抽样模拟，分别考察结构在支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差随机变量误差模型作用下的索内力偏差方差参数，分析评价比较支座节点径向、竖向、环向方向位置偏差的误差敏感性，进而获得影响误差支座节点误差敏感性的主控方向。实施本专利技术的索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法，具有以下有益效果：首先基于随机理论构建索杆张力结构支座节点径向、环向和竖向三个方向服从一定分布的误差模型，并利用ANSYS软件中的可靠性设计模块即PDS模块及拉丁超立方抽样即LHS考察结构在支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差的误差敏感性；在此基础上，根据《建筑结构可靠度设计统一标准》及《预应力钢结构技术规程》，进一步提出了基于正常使用极限状态下可靠度指标不低于1.5、索杆内力偏差不超过10％且满足正常使用极限状态搜索误差允许值的思路及具体搜索方法，理论基础强，索杆张力结构支座节点允许误差的确定准确，适用于索杆张力结构支座节点误差计算领域的普遍推广。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法的第一实施例的流程图。图2是本专利技术索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法的第一实施例的流程图的步骤S1流程图。图3是本专利技术索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法的第一实施例的流程图的步骤S2的流程图。具体实施方式根据可靠度理论规定，结构施工张拉完成后，在荷载作用下需满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。其中，正常使用极限状态下的可靠性可根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，依据变形可逆程度选取0～1.5的可靠指标β。鉴于索杆张力结构具有明显的几何非线性和非保守性，其正常使用极限状态下的可靠指标β建议选择大值。同时根据《预应力钢结构技术规程》，柔性索杆预张力结构施工张拉完成后承重拉索索内力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法，其特征在于：包括步骤：S1、进行索杆张力结构支座节点误差敏感性分析；S2、确定索杆张力结构支座节点误差允许值；所述步骤S1还包括步骤：S11、建立基于ANSYS软件APDL循环分析文件；S12、构建基于随机理论的支座节点误差模型；S13、进行支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差的误差敏感性分析；所述步骤S2还包括步骤：S21、设定结构在一定程度支座节点误差作用下，对应相应的误差均值和方差，进而对应相应的误差模型，求得各类索杆内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β；S22、如果此时所有杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β均大于1.5(根据结构体系变形可逆程度选取范围为0～1.5，本专利技术设定β＝1.5)，则可按一定步长放大支座节点误差值，并求得放大后对应的可靠度指标；如果此时存在部分杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β小于1.5，则说明该部分杆件失效概率过大，需同样按照一定步长减小支座节点误差值，并进一步求解减小误差值后相对应的可靠度指标β；S23、重复步骤S21～S22，直到搜索获得某误差值对应相应的误差模型作用下索内力偏差不超过10％设计值所有杆件相对应的可靠度指标β均刚好满足不小于1.5的临界值；S24、进一步验证此时结构是否满足正常使用极限状态，最大挠度是否满足规范要求，如果满足则此时相对应的误差值即为极限误差允许值，否则调整误差值、返回至步骤S21～S23，直至满足各类索杆内力偏差值不超过10％设计值可靠指标β不小于1.5的约束条件、且满足正常使用极限状态即最大挠度满足规范要求。...

【技术特征摘要】
1.一种索杆张力结构支座节点允许误差的确定方法，其特征在于：包括步骤：S1、进行索杆张力结构支座节点误差敏感性分析；S2、确定索杆张力结构支座节点误差允许值；所述步骤S1还包括步骤：S11、建立基于ANSYS软件APDL循环分析文件；S12、构建基于随机理论的支座节点误差模型；S13、进行支座节点径向、竖向、环向三个方向位置偏差的误差敏感性分析；所述步骤S2还包括步骤：S21、设定结构在一定程度支座节点误差作用下，对应相应的误差均值和方差，进而对应相应的误差模型，求得各类索杆内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β；S22、如果此时所有杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β均大于1.5(根据结构体系变形可逆程度选取范围为0～1.5，本发明设定β＝1.5)，则可按一定步长放大支座节点误差值，并求得放大后对应的可靠度指标；如果此时存在部分杆件索内力偏差值不超过10％设计值相对应的可靠指标β小于1.5，则说明该部分杆件失效概率过大，需同样按照一定步长减小支座节点误差值，并进一步求解减小误差值后相对应的可靠度指标β；S23、重复步骤S21～S22，直到搜索获得某误差值对应相应的误差模型作用下索内力偏差不超过10％设计值所有杆件相对应的可靠度指标β均刚好满足不小于1.5的临界值；S24、进一步验证此时结构是否满足正常使用极限状态，最大挠度是否满足规范要求，如果满足则此时相对应的误差值即为极限误差允许值，否...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈联盟，胡栋，高伟冯，
申请(专利权)人：温州大学瓯江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33