文档介绍：摘要索网结构的分析与一般刚性结构的分析不同。刚性结构的分析一般是在已知结构形状的基础上迸行;而对于柔性的张拉结构,在没有施加预应力之前没有刚度,其形状是不确定的,必须通过施加适当预应力赋予一定的形状,索网结构才能承受外载荷。在给定的边界条件下,给索网结构所旌加的预应力的分布和大小同所形成的结构初始形状是相互影响的。如何合理地确定这一初始形状和相应的自平衡预应力系统,即“索网结构平衡态的确定问题”,是索网结构设计的关键技定问题。探讨了索单元类型的选择及单元长度的划分原则;基于有限元分析软件以索杆单元预张力及索杆横截面积为设计变量,以网面精度及应力分布均匀程度为目标函数,以强度等为约束条件,建立了确定索网结构平衡态的双目标带约束的优化模型。以所建立的索网体系为例,通过逆迭代方法对其进行了分析求解。算例结果表明,网面精度能很好的满足设计要求,应力分布均匀,说明了文中所用的逆迭代算法的有效性。由不同的算例可验证本文所建立的优化模型具有一定的通用性。关键词:索网结构非线性有限元优化模型初始平衡态术问题。本文在己知索网边界约束条件和结构拓扑条件下,主要研究索网网面形状确⒘四乘魍逑档挠邢拊DP停⒎治隽擞跋焖魍阅艿闹饕R蛩兀
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第一章绪论索网结构的发展和应用引言索网支承于两个相对倾斜的平面抛物空间结构的出现和发展与人类的物质文明和科学技术的发展密切相连。近年来,由于科技的进步,空间结构发展迅猛。其造型美观,能很好地体现建筑师的想法。同时,空间结构广泛地应用高强度材料,充分地利用材料的力学性能,并且,各种空间结构往往能够通过施加预应力合理地改变其构件的受力分布,从而极大地提高了结构整体抵抗外部效应作用的性能,充分地发挥材料的潜能,这样就实现了结构的经济性。因此,各种空间结构越来越多地成为工程师们选择的结构形式。依据空间结构的刚性差异,可将其分为刚性空间结构、柔性空间结构、杂交空间结构三大类。刚性空间结构主要从结构几何和材料中获取刚度,类同于传统的结构形式,它包括空间网格结构缙桨逋堋⑶嫱恰⑼窳旱、钢筋混凝土薄壳结构、折板结构等;柔住空间结构的刚度主要来自索、杆或膜中的预应力,在未施加预应力之前,其结构形状是不确定的,即刚度为零,不具有承载能力,它包括悬索结构、薄膜结构以及张拉整体结构;杂交空间结构为刚性空间结构与柔性空问结构的组合,种类繁多,例如张拉网格结构、悬挂薄壳结构、悬挂折板结构等。索网和膜等柔性空间结构以张力来抵抗外荷载的作用,又称为张力结构,其分析、设计、施工与传统结构形式均存在较大的差异,是当前空间结构的主要研究领域,同时柔性空间结构也是未来最具发展潜力的结构形式。最早的索网结构是年建成的美国雷里运动场.,它是一个预应力鞍形索网结构,该结构采用正交索网,线拱上,,,该索网结构开创了现代索结构的历史。图美国雷里运动场
作品,其设计的一系列预应力索网覆盖了大约得婊罡叩奈Ω烁叽构在世界各国的发展。各种类型的索网结构如雨后春笋般涌现出来。同一时期比较有影响的建筑有年建成的美国耶奋大学冰球场、年建成的东京国际十五届冬奥会主赛馆,采用鞍形双曲抛物面索网,外形优美,屋盖平面形状为椭由索网结构派生出来的帐篷结构,其形式简洁、自由,在欧美得到了广泛的同高度桅杆上的预应力双曲钢索网覆盖了大片平面。以轻质透明有机织物片作为.。此外比较有代表性的帐篷式索网结构还有德国斯图加特的飞禽动物园年美国工程师畗晒Φ厣杓撇⒖7⒘艘恢中滦偷拇罂缍瓤占结构,将其命名为“索穹顶”,标志着“索穹顶结构”的诞生。索穹顶结构的首次应用是年韩国汉城亚运会的体操馆本及击剑馆本。索穹顶结构在美国的首次应用是年建成的市伊利诺斯州立大学红鸟体育馆。该体育馆平面为的椭圆形,这也是索穹顶首次应用于非圆形平面建筑。美国工程师甃訢的索穹顶结构技术做了进一步改进,他用菱形空间网格代替了型索穹顶的单根辐射状径向脊索,使索穹顶结构的稳定性更好,刚度大大提高,抵抗不对称荷载或局部荷载的能力也有较大增强。年甃ⅲ瑈设计完成的佛罗里达州太阳海岸穹顶直径达,这一新型建筑形式极大地冲击了传统的建筑设计思想和概念,推动了索网结奥林匹克体育馆等。另外,年建成的加拿大卡尔加里体育馆,为年第圆形,长轴所。迄今仍是世界上最大的索网结构“。应用。年<幽么竺商乩├阑嵘杓频牡鹿笳逝瘢üС挪维护结构结于索网下。年,德国慕尼黑奥林匹克体育场是的另一个莺鸣宛,澳大利亚墨尔本野外音乐场。人璎豢网结构网丽形状优化设计图慕尼黑奥林匹克体育场
的狙兄频腁﹐是一种改进式环柱天线,其结构形成所需要的型面。年月辗⑸涞拿猲佬巧系奶煜呔褪遣为改建的主要目标。该项目由著名西班牙建筑