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张弦梁结构作为一种新型的空间结构,其概念是由日本的M.Saitoh教授于八十年代初提出的,它是通过撑杆连接抗弯构件和抗拉构件,在抗拉构件上施加预应力,从而减轻压弯构件负担的自平衡体系。该种结构综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉刚度高的特点,二者取长补短,体系自重轻,刚度和形状稳定性大,可以跨越很大的空间,在近十年来得到快速发展和应用,前景广阔。 空间张弦梁结构一般均是由数榀平面张弦梁纵横交错布置而成,平面张弦梁结构的力学性能起着至关重要的作用,因此对平面张弦梁结构进行研究是十分必要的。 本文在已有张弦梁结构研究结果的基础上,以Visual C++6.0为平台,用有限元的方法,开发了相应的平面张弦梁结构CAD程序。该程序考虑了张弦梁结构的几何非线性,将梁(或拱)作为空间梁单元,撑杆作为杆元,索作为索元考虑,用增量迭代法进行计算,可以进行荷载-位移曲线的全过程分析,分析张弦梁结构在张拉阶段和使用阶段的受力性能,同时具有良好的界面和用户交互性,并且通过与文献实验数据的算例比较,证明了程序的计算精度能够满足工程设计计算的需要。 利用该程序,本文详细分析了平面张弦梁结构的受力性能,从撑杆数目、矢跨比、垂跨比、弦的预应力等几个方面探讨其对结构性能的影响。这些研究有助于人们了解张弦梁结构,为设计和施工提供了参考依据。