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预应力金属薄板结构体系因使用金属薄板兼作受力构件和围护构件,有很多优点,极富工程应用价值。目前此类结构体系还处在研究阶段,成功地进行了试验,验证了该结构体系的可行性。但是试验中薄板产生了明显的褶皱现象,所以找到这些褶皱现象产生的原因,并对褶皱问题进行解决,对此结构体系进入工程应用刻不容缓。本文以所做的试验为依据,以此类预应力金属薄板结构体系为研究对象,进行了褶皱成因和对策的研究,主要研究内容及成果如下: (1)精细化模型的建立与结构体系静力性能分析 薄板与其边界的连接对薄板褶皱的产生有很大影响,基于此点,建立了预应力金属薄板结构体系的考虑薄板与其边界连接的精细化模型,并就建模的有关因素进行了探讨。然后基于精细化模型对结构体系进行了静力性能分析,进一步了解体系的受力特点。结果表明:在施工没有误差的情况下,预应力金属薄板结构体系不会出现褶皱。 (2)试验中薄板产生褶皱的原因分析 建立了精细化的带地梁试验模型并进行了分析,研究了各种可能的误差是否能引起试验中的褶皱现象。并总结了试验中薄板褶皱产生的原因,经过分析认为试验中的褶皱最可能是由于纵索预应力不均匀引起的;试验中地梁刚度不足引起的两端变形,也是薄板容易产生褶皱的原因。 (3)减小薄板褶皱的对策研究 针对褶皱产生的原因,深入讨论了预应力金属薄板体系的成形方法,结果表明张拉斜索法、纵索斜索交替张拉法、顶升撑杆法、直接张拉薄板法都能够使体系成形。提出了消除和避免薄板产生褶皱的两个对策,结果表明索力调整和双向张拉都能减小褶皱。上述方法同样适用于圆形平面预应力金属薄板结构体系。