张力结构设计的一般原则

张力结构设计的一般原则

张力结构体系的分析设计应分为三个状态：初始几何态、预应力（初）态和荷载（终）态。虽然，在张力结构体系的初始几何态分析时也需考虑预应力，但是，初始几何态的预应力分析仅是为了张成曲面几何外形，而预应力态时的预应力分析才是结构的刚度分析。应该说刚度设计是结构设计的主要内容，通过调整预应力来改变结构刚度，从而改变结构的力流，改变结构性能。在设计中增加截面并不是一种好的方法，改变形态、改变刚度可以收到事半功倍的效果。荷载态的分析主要是进行强度校核。

在刚性结构设计中，结构的几何外形是已定的，结构的变形也不影响结构的刚度特征。然而在张力结构设计中，寻求初始几何外形的分析和设计是十分重要的。如果结构的几何外形设计好，不是使结构处于病态，就是使结构产生过大的张力而导致下部结构或边缘构件的设计产生困难。对于复杂体形的张力结构，其几何外形的设计伴随着维持其曲面张成所需的预应力设计。张力结构的初始几何外形设计的难度和分析设计重要性均甚于荷载态时的分析设计。

在张力结构的设计中，要保证能施加足够的预应力，必须有合适的节点构造。张力结构的节点除了具有一般节点的设计要求以外，还有区别于传统结构节点的显著特点，即该类节点具有互索的功能。例如，与节点相连的索单元拉力和杆单元压力使得节点的刚度得到加强。张力结构的节点刚度是与体系的应力水平相适应的，这也是与传统的结构体系的重要区别。