P1P1P1P2P3P2P2P4P5P3P3P6P7（a）（b）（c）姜清海1，宁松凯1，张开成1，郭金基2，蔡铭2，陈海2（1.中山盛兴幕墙有限公司，广东中山582412；2.中山大学应用力学与工程系，广东广州510275）现代玻璃幕墙建筑，由于它减轻了建筑的自重，将结构功能与建筑装饰功能有机地融合成一体，受到建筑设计师的青睐，发展迅速。近期点支玻璃幕墙在许多大型建筑上使用，它具有视线通透，简洁明快，建筑内外空间贯通的整体美感，达到独到的建筑艺术效果，受到人们广泛的关注。能受压力，处于“松弛”状态。当幕墙受负风压作用时，钢索受力相反。图1中表示受正风压的情形，P1、P2、P3包括风荷载和地震荷载的组合荷载。另外，还有包括钢索的自重荷载、预张力及考虑玻璃的自重通过不锈钢杆作用于钢索的力等。鱼腹式曲线形钢索结构有限分析法的计算在文献[1]钢索（杆）结构概况钢索（杆）结构是由钢索或钢杆（图1以细线表示）、与钢爪连接的不锈钢杆（以粗线表示）及两端不动支座而组成的支承结构，它具有力度感、轻巧美观，在玻璃幕墙被广泛使用。点支玻璃幕墙在钢索（杆）结构方向是曲面或折面的，钢索（杆）结构可以设计为曲线形鱼腹式结构[1]，也可以设计为折线形鱼腹式结构如图1（a）所示。钢索（杆）结构可以由不锈钢杆伸出相等距离由钢索（杆）组成的交叉式结构如图1（b）所示，也可以由不锈钢杆伸出不相等距离由钢索（杆）组成交叉再分式结构如图1（c）所示。钢索结构只能承受拉力，当幕墙受正风压作用时，悬索状钢索（图1中右边）承受外载荷作用，另一边钢索不中已作论述，本文着重讨论交叉式钢索结构的有限分析计算方法。1交叉式钢索结构的计算模型交叉式钢索结构计算简化图见图2，钢索跨距为d1、d2、d3、，高度为h，水平钢索杨氏模量及截面积分别为E1、A1，交叉钢索杨氏模量及截面积分别为E2、A2，钢索于1、4、1'、4'端固定。当玻璃幕墙承受正风压时，荷载P1、P2作用方向如图2所示。假定钢索处于弹性状态，应力与应变关系服从虎克定律，可假设是小变形；忽略不锈钢杆25、36的变形。选取坐标oxy如图2所示（坐标原点于1点），在荷载P1、P2的作用下，不锈钢杆25、36产生位移分别为!1、!2，不锈钢杆的位置的改变分别为2'5'、3'6'。变形后钢索段12与水平方向（x向）夹角为"12，张力为T12；钢索段15与x向夹角为"15，张力为T15；钢索段23与x向夹角为"23，张力为T23；钢索段53与x向夹角为"53，张力为T53；钢索段26与x向夹角为"26，张力为T26；钢索段43与x向夹角为"43，张力为T43；钢索段46与x向夹角为"46，张力为T46。未知量：!1、!2、"12、"15、"23、"26、"35、"43、"46、T12、T15、T23、T26、T53、T43、T46，共有16个。拟用有限分析法选取钢索段为单元，列出钢索结构的平衡方程及局部结构（用截面法）的平衡方程，考虑变形体的几何方程和应力与应变的关系得到相对应的协调方程，并应用变形体处于平衡状态的势能驻值原理进行求解。具体解法如下：研究总体平衡方程：2图1交叉钢索结构示意图收稿日期：2002—07—08摘要：本文阐述玻璃幕墙钢索（杆）的结构，建立交叉式钢索结构的计算模型。用有限分析法导出钢索（杆）变形后的内力、位移和张角的方程式，通过结点的平衡条件及位移连续条件化为数值解。研制有限分析（FA）法计算软件程序进行数值计算，最后给出计算实例。关键词：交叉式钢索结构；有限分析法；内力；位移；计算软件中图分类号：TP391.75文献标识码：A文章编号：1009-9492(2002)06-0031-03机电工程技术2OO2年第31卷第6期研究与开发钢索46变形协调方程，包含变量为X46、82、T46用截面法截取局部结构或结点的平衡方程为：不锈钢杆25为弧立体，!FX=O及!FY=O得：T12cosX12+T15cosX15=T23cosX23+T53cosX53+T26cosX26T12sinX12+T15sinX15+T23sinX23-T26sinX26+T53sinX53=P1结点2，!FX=O，T12cosX12=T26cosX26+T23cosX23结点5，!FX=O，T15cosX15=T53cosX53(9)(1O)(11)(12)(13)(14)(15)图2交叉式钢索结构计算简化图!M4=O,(T12sinX12+T15sinX15)(11+12+13)-P1(12+13)-p213=O（1）!M1=O,(T43sinX43+T46sinX46)(11+12+13)-P111-P2(121+12)=O（2）考虑弹性变形体的几何方程及应力与应变关系导出变...