塔形張力集成結(jié)構(gòu)的平衡條件分析.pdf

1、張力集成結(jié)構(gòu)可定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件(壓桿)與一組連續(xù)的受拉構(gòu)件(拉索)組成的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。近些年，張力集成結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)、航空、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域研究的熱門課題，但國內(nèi)相關(guān)研究和技術(shù)還相對缺乏。本文的研究主要圍繞塔形張力集成結(jié)構(gòu)展開。 簡單的棱柱形張力集成單元按照特定的規(guī)律沿豎直方向組合生長，形成多層張力集成塔。塔的每一層即是一個棱柱形單元，所以研究張力集成塔，要首先研究棱柱形單元的張拉屬性，之后再進行單元構(gòu)成塔的組合規(guī)律研究。

2、 對于張力集成這種柔性結(jié)構(gòu)，其幾何形態(tài)的保持有賴于預(yù)應(yīng)力的施加，主要問題是找形問題，也就是尋找能使結(jié)構(gòu)處于自平衡狀態(tài)的特定幾何條件和預(yù)張力條件。本文通過塔形張力集成結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的分析與結(jié)構(gòu)計算軟件相結(jié)合的辦法，對張力集成單元、兩層及多層張力集成塔進行較為詳細(xì)的研究。目標(biāo)是找出結(jié)構(gòu)的幾何形式、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，以及不同預(yù)張力施加對塔形張力集成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。 張力集成的找形分析有許多方法，本文在前人工作的基礎(chǔ)上，將這些方法應(yīng)用于

3、具體的張力集成塔的平衡方程分析研究。其中，單元的分析主要運用了極值優(yōu)化法和力密度法；對塔的研究主要運用虛功原理；同時為了簡化分析，考慮了塔形張力集成結(jié)構(gòu)的各種幾何對稱性。本文利用結(jié)構(gòu)計算軟件SAP，對本文的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，進行數(shù)值模擬。數(shù)值模擬初步驗證了本文所給的分析結(jié)果的正確性，同時數(shù)值模擬的結(jié)果初步表明，通過控制一根或者幾根索的預(yù)張力，可以使結(jié)構(gòu)達到平衡狀態(tài)。張拉結(jié)束后，各拉索張力比值不受預(yù)張力的大小和施加位置的影響，因此通過控制一根