張力膜結(jié)構(gòu)形態(tài)分析及程序設(shè)計.pdf

1、張力膜結(jié)構(gòu)是一種以性能優(yōu)良的柔性織物為材料，利用柔性鋼索或剛性支承結(jié)構(gòu)將膜面繃緊，從而具有一定剛度、能覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)體系。張力膜結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)體系，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的是其剛度由結(jié)構(gòu)的幾何曲面和預(yù)應(yīng)力來提供。為了使薄膜結(jié)構(gòu)具有一定的剛度，必須對其施加預(yù)應(yīng)力，以確定滿足平衡條件和建筑使用要求的初始平衡形態(tài)。因此初始平衡形狀的確定(找形)是張力膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要步驟，也是設(shè)計中至關(guān)重要一步。 本文的主要研究內(nèi)容包括： 1 應(yīng)

2、用力密度法對張力膜結(jié)構(gòu)進行初始形狀確定。這種方法的優(yōu)點是只須給出控制點的坐標通過解一線性方程組就可以得到各結(jié)點坐標，避免了初始坐標問題和非線性收斂問題。本文在已有的索單元力密度矩陣的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了三角形膜單元的力密度矩陣。通過單元力密度矩陣的組裝可以得到結(jié)構(gòu)整體的平衡方程，這個過程類似于有限元法中將單元剛度矩陣進行組裝得到結(jié)構(gòu)平衡方程的過程。這樣做概念清晰、簡單，編程也很方便。 2 非線性有限元法是確定張力膜結(jié)構(gòu)初始形狀的有效方法

3、。應(yīng)用這種方法可以達到滿意的精度，并且可以借助于通用的有限元分析軟件完成。本文在用有限元法進行張力膜結(jié)構(gòu)初始形狀確定時采用了以力密度法確定的初始形狀作為試探形狀，在此基礎(chǔ)上可以很快的收斂到最終的形狀，并且采用了面向?qū)ο蟮姆椒ň幹葡鄳?yīng)的程序。 3 膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計不但包括膜結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計還包括下部支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計。目前在進行膜結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般都采用分開計算的方法，由于不能準確考慮膜結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)的位移協(xié)調(diào)關(guān)系必然造成計算上的偏差。本文