索网结构混合法找形分析

找形问题是索结构分析中首要解决的问题。本文阐述了非线性位移法、动力松弛法、力密度法等张拉结构找形方法的特点和适用条件,在此基础上提出混合找形法应用于索网结构。并编程通过典型算例对各方法进行分析、对比,数值计算结果表明混合找形方法正确、有效。     

力密度法与动力松弛法之比较

本文就索网结构找形常用的两种方法力密度法和动力松弛法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行比较分析．分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索网结构的找形问题,两种方法均有各自的优缺点,为索网结构设计与施工提供一定参考。     

索桁架结构体系找形分析的节点位移法

平面索桁架以及南平面索桁架组成的空间索桁结构是一种应用广泛的柔性结构,它依靠拉索的张力提供刚度.寻找柔性结构合理的预应力分布以达到建筑造型和力学性能的要求是其找形分析的主要目的.与索穹顶结构、单层索网结构相比,索桁架的拓扑关系更加简单明确.力密度法、动力松弛法等一般用于解决单层索网等结构由给定预应力确定初始位形的问题,且难以直接应用在通用有限元软件中(如ANSYS).如果套用索穹顶、单层索网等的找形方法(如力密度法、动力松弛法等)进行找形,则无法直接运用通用有限元软件进行分析.本文依据索桁架结构体系简单明确的拓扑关系,发展了一种通过给节点施加位移进行迭代计算的非线性有限元找形分析方法,该方法不同于单层索网或膜结构找形的小杨氏模量法.本方法求解速度较快,结果较为准确,同时便于在现有的通用有限元软件中应用.     

力密度法在索结构逆找形中的应用

阐述了力密度法的基本原理，并应用到了索网结构的逆迭代法找形分析中，给出了由图纸所给定的索网结构初始几何形状寻找零状态放样几何的具体过程。这种算法具有收敛精度高，计算能力强，适用范围广等优点，是一种很好的索结构找形算法。     

单层平面索网结构找形分析

由于横索悬垂、复杂边界和不对称张拉等因素影响,大尺度单层平面索网玻璃幕墙中出现玻璃安装困难和索力耦联等问题。提出了单层平面索网结构的找形问题,并分析了该问题的独有特点和解决的必要性。针对此类找形问题,文中对非线性有限元逆迭代法进行推广,提供了方便实用的解决方法。为了提高迭代的收敛速度,引进了找形差值修正比例因子矩阵,并给出了该矩阵元素的具体计算公式。算例证明,该方法精确实用,表明单层索网玻璃幕墙支承体系的找形分析非常必要,而且经找形后的索网索力分布更均匀,减少了两个方向索力的耦联,提高了索网结构的安全性和经济性。     

柔性索网结构找力分析的方法研究

索网是一种典型的空间柔性结构体系,必须通过施加预应力的方法才能形成有效刚度.预应力的分布则需要通过形态分析(找形与找力)来完成.对找力分析的两种方法--复位平衡法和逆迭代法进行研究,分析了这两种方法的基本思路和算法.结果表明:对大型索网结构,通过找力分析可以得到满足给定形状的预应力分布.     

动力松弛法与力密度法在索网结构找形中的比较分析

本结合几个典型工程算例对改进动力松弛法和改进力密度法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行了较系统的比较分析，分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索网结构的找形问题，并可达到很高的精度，但两种方法均有各自的优缺点。     

张拉整体结构找形的力密度法

力密度法是张拉整体结构的一种重要的找形方法,文中首先对张拉整体结构找形的力密度法进行介绍,依据分析时关注的主要变量对力密度法的找形方式进行了分类,根据上述分类提出了应用力密度法的数值找形过程,找形过程只需要提供很少的信息,构件类型和节点的拓扑关系.力密度矩阵的特征值分解和平衡矩阵的奇异值分解在找形过程用于计算满足矩阵秩...     

复位平衡法在索网结构找力分析中的应用

对索网结构找力分析中的一种方法——复位平衡法进行了研究,分析了该方法的基本思想和算法,算例结果表明：对大型索网结构通过复位平衡法的找力分析可以得到满足给定形状的预应力分布。     

索杆张力结构力密度找形分析方法

根据索杆张力结构体系特征,建立了一种修正的力密度平衡形态分析方法;基于单纯索网体系力密度法,推导出了索杆自平衡体系力密度平衡方程;根据索杆张力结构的自应力模态、机构位移模态、无约束自平衡条件和力密度矩阵数值特征,推导出了力密度矩阵的秩亏条件,并引入力密度和节点向量线性条件约束索杆结构的几何模型;通过高斯变换降秩法得到满足秩亏的降秩力密度矩阵,并由M-P广义逆矩阵更新了力密度,迭代计算后得到可行力密度;根据一组独立无关坐标和拓扑关系计算了平衡形态位形,最后采用VC++编程实现了算法。结果表明:该方法适用于索杆张力结构的找形分析,具有一定的正确性和有效性。     

索膜结构力密度法找形的一种离散方法

运用力密度法对索膜结构找形的关键问题是结构的离散．本文将一种离散方法运用于索膜结构的力密度找形分析，取得了很好的效果．计算结果与理论值及用非线性有限元方法所得结果进行了比较，证明该方法在保持力密度法收敛速度快的同时，精度也足够高．     

乐山奥体中心体育场车辐式单、双层组合索网罩棚结构设计

针对乐山奥体中心体育场索膜罩棚西侧外高内低、东侧内高外低的不对称构形,提出并设计了一种车辐式单、双层组合索网结构,充分发挥单、双层索网各自特点,此类型组合索网结构系国内外首例.针对此类结构的找形方法、关键影响参数、力学特点、屋面排水组织、整体稳定性、抗倒塌性能、关键节点进行了研究.结果 表明:采用以力密度法为基础的"虚...     

高对称预应力索杆体系的新型力密度分析法

索杆张拉整体结构是一种自平衡的结构,在设计的过程中,最重要的是确定结构的几何拓扑形状和初始内力状态,即找形分析。在传统力密度找形方法的基础上,对高对称索杆结构找形进行简化,使其能充分利用结构的高对称性。通过算例表明,对高对称索杆结构,简化后的找形方法运用力密度法建立围绕基准点x, y, z方向的力平衡方程,找出其余节点相对于基准点的转换关系,对维度较小的力密度矩阵进行分析,可以直接求得结构各杆件的力密度关系及节点坐标,使计算更加简洁、高效。     

张拉膜结构找形的力密度法及其程序的编制

找形分析是张拉膜结构分析中一个很重要的步骤,本文在建立了力密度法平衡方程的基础上,提出“单元力密度矩阵”与“整体力密度矩阵”等概念,把力密度法的程序编制与有限元法联系起来,不仅大大提高了程序的运算速度,也解决了复杂结构的找形问题,并通过两个算例证明该法的可行性。     

基于力密度法的树状结构找形及稳定承载力优化算法

力密度法通常用于张拉索网结构等不需要考虑稳定性的结构体系的找形分析,但对于树状结构,由于其在竖向荷载作用下所有构件仅受到轴向压力的作用,除了找形以外还需要考虑构件稳定承载能力的问题。利用力密度法对树状结构进行找形分析的基础上,引入欧拉稳定承载力计算理论以考虑构件几何长度对稳定承载力的影响,并提出了相应的迭代算法。推导了适用于树状结构的修正迭代力密度理论计算式,通过改变每一个分枝的力密度进而达到优化分枝长度的目标。通过与已有计算结果的对比验证所提对于平面树状结构算法的可靠性,对空间树状结构进行分析验证所提算法对于复杂树状结构的适用性。算例分析表明：采用所提算法迭代100次即可得到收敛的结果,耗时5min左右;与数值逆吊法找形相比,避免了双单元法抗弯刚度不恰当而导致的计算不收敛问题。     

一种弹性边界单层平面索网快速找形方法

单层平面索网玻璃幕墙结构是广泛应用于大型公共建筑中的一种新型结构形式。针对弹性边界索网中边界变形会显著影响索网初始状态的位形和索力的特点,提出并实现一种快速找形方法,即基于原长法的非线性迭代方法,其与ANSYS的对比分析表明,该方法计算效率高、找形结果精确。同时,通过倒拆和正装分析验证了该方法的正确性。施工过程误差分析表明,定长控制施工法的索力误差较大,但几何误差较小,主动索力控制法则相反。     

Form-finding and buckling capacity optimization of branching structures based on force density method

力密度法通常用于张拉索网结构等不需要考虑稳定性的结构体系的找形分析，但对于树状结构，由于其在竖向荷载作用下所有构件仅受到轴向压力的作用，除了找形以外还需要考虑构件稳定承载能力的问题。利用力密度法对树状结构进行找形分析的基础上，引入欧拉稳定承载力计算理论以考虑构件几何长度对稳定承载力的影响，并提出了相应的迭代算法。推导了适用于树状结构的修正迭代力密度理论计算式，通过改变每一个分枝的力密度进而达到优化分枝长度的目标。通过与已有计算结果的对比验证所提对于平面树状结构算法的可靠性，对空间树状结构进行分析验证所提算法对于复杂树状结构的适用性。算例分析表明：采用所提算法迭代100次即可得到收敛的结果，耗时5min左右；与数值逆吊法找形相比，避免了双单元法抗弯刚度不恰当而导致的计算不收敛问题。     

车辐式张拉结构体型研究与设计

掌握车辐式张拉结构的找形方法和了解体型对结构受力性能的影响,是设计该类轻型屋面的关键,为此结合理论推导和数值模拟方法对这两方面展开研究。首先,引入力密度法用于结构初始平衡态的确定,提出“由形找力再找形”的思路,从而避免了拓展力密度法收敛性差的缺点,成功实现了马鞍形车辐式张拉结构的找形分析。然后,分别从内外环平面投影、外环空间形态以及索桁架形式等多个角度对单、双层车辐式结构的体型进行比选,分析不同体型结构的适用性和结构刚度的主要影响因素。研究结果表明：内外环形状相似对车辐式结构最为有利;马鞍形外环的高差对结构刚度影响很小;凸索桁架能有效提高结构刚度,但应注意避免侧向失稳。     

管桁架—索网混合结构的找形分析

给出钢管桁架和空间索网混合结构的找形分析、模型试验和现场检验结果。首先,采用力密度与有限元相结合的方法对混合结构进行找形分析。其次,对缩尺模型进行测试,以评估锚索系统的不同预应力水平。最后,给出监测不同锚索真实力水平的现场检验结果,并将检验结果和设计值进行对比。研究结果表明,该方法能够成功进行混合结构建筑物设计。     

单层球面网壳结构找形研究北大核心CSCD

将柔性结构中找形的概念应用于刚性结构,提出基于力密度法的球面网壳结构的找形方法.在找形过程中考虑自重,解决了高斯曲率为正的球面网壳的找形问题,并且通过找形基本消除了自重引起的弯矩和剪力.找形得到的网壳结构与传统的球面网壳在曲面外形上仅有微小的差别,但网格划分更均匀,几何形体更优美,承载能力也有较大幅度的提高.本文提出的找形方法收敛性好,效率高,为球面网壳结构的设计提供了新的方法和思路.