张拉结构找形分析理论研究进展

张拉结构的找形问题是张拉结构分析中的关键问题,张拉结构的找形一般可以分为两类:(1)结构预张力分布已知,结构初始几何未定,所要求解的是结构初始态几何位置;(2)结构初始几何已知,预张力分布未定,所要求解的是给定结构几何下的预张力分布。本文以这两类问题为主线对当前张拉结构的主要找形方法进行了较为详细的介绍,可为该领域的科研人员提供参考。     

轮辐式张拉结构几何形态及其受力分析

轮辐式张拉结构因其优良的受力性能,在大型体育场馆结构体系的应用中具有独特的优势。为了适应建筑形态的变化,对轮辐式张拉结构几何形态进行了系统分析和研究,以达到结构型式与建筑形态的融合。分别对轮辐式张拉结构的平面形态、屋面形态和飞柱高度等进行了研究,并针对轮辐式张拉结构内拉环边界和建筑内环不重合情况,提出了内拉环作为建筑椭圆边界的内切圆和外切圆两种处理方法。通过分析可知,对于EC型(内环平面为圆形,外环平面为椭圆形)结构,外压环短轴与长轴之比应大于0.8,对于CE型(外环平面为圆形,内环平面为椭圆形)结构,内拉环短轴与长轴之比应大于0.8;屋面马鞍形高差小于15 m时,宜采用双层轮辐式张拉结构,且高差越小结构的受力性能越好,屋面马鞍形高差大于15 m时,宜采用单层轮辐式张拉结构,且高差越大结构的受力性能越好;对于体育场跨度为230~250 m,屋盖悬挑长度为55~60 m,内拉环飞柱的高度宜取14~18 m,飞柱高度12 m以下的结构,其受力性能较差,不建议采用。     

轮辐式张拉结构全封闭屋盖体系研究及受力性能分析

轮辐式张拉结构自重轻、造型优美,同时能够和建筑功能及建筑造型完美结合,深受建筑师的喜爱。该结构体系源自于自行车轮辐条结构,内拉环和外压环通过径向索连接,形成自平衡受力体系。对轮辐式张拉结构的体系演变进行了研究,并分析了轮辐式张拉结构的力学特性和受力原理。根据受力形式将全封闭体系分为连贯一体型和叠合受力型。同时研究了全封闭轮辐式张拉结构体系可能实现的结构形式,并对各结构形式的受力性能进行了分析。     

张拉结构的找形方法评述

结构的找形问题是张拉结构分析中的关键问题。恰当的找形方法能使得结构分析简洁而有效，获得建筑工程师和结构工程师双方的满意。对结构内部应力和结构形态（外形）的控制是结构分析和设计中非常重要的两个方面。本文对目前结构找形的主要方法进行了较为详细回顾与介绍，并对各种方法的优劣作了相应的比较。     

长春奥林匹克公园体育场轮辐式张拉结构的施工模拟分析

基于张拉结构的施工模拟分析的理论基础,对长春奥林匹克公园体育场轮辐式张拉结构的索系张拉步骤进行介绍,并通过有限元软件ANSYS模拟了施工过程中的背索安装、环索同步提升,谷索张拉三个阶段。张拉过程中拉索索力稳定无跳跃,结构位形最终达到成形目标态,钢结构von Mises应力均较小。     

张拉整体结构的力密度法找形分析

本文介绍了适用于带有索元的柔性空间结构找形的力密度法。对力密度法的基本公式修正后,将其用于张拉整体体系,并编制了相应的分析程序。对附加的约束条件,推导了扩展力密度法的基本公式。用本文编制的程序对三棱柱单元体、四棱柱单元体及四面体复合单元进行了算例分析,并对较复杂的四面体复合体的找形结果进行了试验研究。     

索网结构有限元找形与参数分析

索网结构的形状确定和预应力分布是一对相互影响的参数，需要通过找形实现。工作阶段的曲面几何受多种因素作用容易出现几何形态失稳，这些因素归根结底通过影响预应力分布从而影响曲面几何。通过考虑自重和初始预应力分布差异的参数分析，找出了影响索网结构形态稳定的主要因素。     

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...     

张拉膜结构的找形分析与形态优化研究

找形分析是膜结构设计特有的工作,目前常用力密度法、动力松弛法和非线性有限元法等方法进行。本文根据弹性力学的基本原理,对这三种方法进行了剖析总结。本文还提出了膜结构“最优形态”的概念,阐述了膜结构的“形”与“态”之间的关系,建立了膜结构“形态优化”的最小变形能理论模型及求解方法。文中给出了算例。     

张拉整体四棱柱几何作图法找形与找力

张拉整体三棱柱和张拉整体四棱柱是最简单的张拉整体结构,也是形成组合式张拉整体结构的基本单元.针对端面平行张拉整体四棱柱,给出了一种几何作图找形方法.张拉整体四棱柱的自平衡内力可在找形过程中通过量测相应线段长度自然得到.通过算例对几何作图法找形和找力过程进行了详细介绍,并对找形后张拉整体四棱柱进行了有限元分析,验证了几何...     

张拉膜结构找形结果影响因素分析探讨

张拉膜结构的找形分析需要根据荷载分析结果进行多次调整分析,裁剪分析也是通过找形分析所得到的最终膜面.故找形分析是索膜结构设计中一个极重要的环节,而索膜的初始预张力、杨氏模量及边界条件等参数直接关系到找形分析结果的合理与否,并影响到整个结构的受力性能、建筑效果和经济性.本文就上述问题结合典型算例分析探讨了影响张拉膜结构找形结果的影响因素,得出规律为索膜结构找形分析提供参考.     

体内张拉成形空间网格结构径向迭代找形算法

针对体内张拉成形空间网格结构工程应用需要,在几何位移迭代法的基础上提出了一种仅对跨度方向,即径向坐标迭代计算的简易结构找形方法—径向迭代找形算法,并通过一个80 m跨的体内张拉成形空间网格结构实例,对其找形过程特点做了细致的对比分析,结果表明该法找形速度快、迭代计算简单,经过6次迭代,坐标误差的最大绝对值仅为ΔR=7.03E-04 m、Δθ=6.7E-0o、ΔZ=0.04 m,通常情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以确保结构成形分析和受荷分析的连续性和完整性,非常适合于体内张拉成形空间网     

一次张拉V形腹杆内凹式索拱结构稳定承载力参数分析

稳定承载力是索拱结构分析和设计的主要内容之一。为了得到一次张拉V形腹杆内凹式索拱结构各主要参数对其稳定承载力的影响规律,利用ANSYS建立了索拱结构的有限元模型,采用考虑初始几何缺陷和双重非线性的全过程分析方法对其进行了静力稳定性参数分析。得到了支座水平刚度、腹杆数量、矢跨比、拱截面、索截面、腹杆截面和拉索初始预应力对该索拱结构静力稳定承载力的影响规律,可为该种类型索拱结构的工程设计提供参考。     

带弹性拉压杆张拉膜结构找形分析

本文在力密度法的基础上推导了混合力密度法，解决了带弹性拉压杆张拉膜结构的找形分析问题，并编制相应的计算程序对工程实例进行计算，计算结果表明，本文的方法数值稳定、收敛快、精度高，适合运用于张拉膜结构的整体找形分析。     

张拉式环形内挑顶蓬结构静力特性分析

本文提出的索穹顶——张拉式环形内挑顶蓬结构具有造型美观、形式多变、结构轻盈、整体性好、施工方便等突出优点。用ANSYS计算软件模拟分析了顶蓬结构的静力特性,着重分析探讨空间几何形状和预应力态对顶蓬结构内力和位移的影响。掌握了顶蓬结构的内力分布及变化规律,为下一步动力分析和实际工程设计运用做准备。通过计算分析可以看出,该种顶蓬结构特别适用于大、中型体育场看台顶蓬和其它环形建筑,具有广阔的应用前景。     

考虑梁柱体系协同作用的轮辐式张拉结构分析

梁柱体系协同作用对轮辐式张拉结构的设计分析、施工质量控制具有重要影响.介绍了考虑梁柱体系协同作用的轮辐式张拉结构分析的两个方面:协同找形分析和协同预应力分析,给出了相关控制方程.协同找形分析时索杆体系由力密度控制,不赋予材料属性,梁柱体系采用弹性模型;协同预应力分析时所有构件均采用弹性模型.以枣庄体育场为例,采用数值模拟方法对比了协同分析和非协同分析的差异.     

大跨度环形索桁结构体系的找形

讨论了大跨度环形索桁结构体系初始预应力分布的一般求解方法,并利用奇异值分解法进行了几个典型结构的算例分析.对于环索水平的情况,本文分析了桅杆之间的自平衡内力关系,给出了它们之间的关系公式,并绘制了相关曲线,这对于此类结构的找形以及结构选型具有重要意义.     

索网结构找形分析研究

根据力密度法原理,通过结构的拓扑关系和预设的力密度值即可将传统的找形方法中的几何非线性问题线性化,使复杂的找形问题转换成求解一组线性方程组,从而避免了坐标初始值问题以及其他方法致命的收敛性问题。运用编程软件Matlab对索网结构找形编制相应的程序,运用稀疏存储结构的力密度法格式对索网结构找形进行全过程分析。结合三个工程算例验证了力密度法找形的准确性和便捷性。     

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。     

三维曲面拉索玻璃幕墙施工找形与张拉控制研究

三维曲面拉索幕墙曲面造型优美,符合审美要求。单向拉索取消了横向拉索,使得幕墙更加通透、飘逸,同时减少了拉索用材,更为经济。而采用双索,增加了拉索刚度和安全系数,解决了单索幕墙承载力不足、变形较大以及空间索网结构通透性不高等问题。因此,三维曲面单向双索幕墙越来越受到青睐,其应用前景广泛。但由于该复杂类型的幕墙出现时间很晚,其理论研究尚不成熟,没有完善的理论研究体系,在施工研究、技术标准方面还有很多值得探索的地方。对三维曲面拉索玻璃幕墙施工找形与张拉控制研究现状进行了较为深入的探讨,提出了尚需进一步研究的方向,以南宁吴圩国际机场新航站楼三维曲面拉索玻璃幕墙为工程载体,对其施工找形与张拉控制明确了研究内容及方法。