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索膜结构形态分析及连接构造研究

廖理  
【摘要】: 近十年来,索膜结构在国内的建造数量和使用领域都有了很大的发展。本文首先介绍了索膜结构的发展历史,并对膜结构的材料特性,结构形式,分析方法进行了介绍。 索膜结构是一种典型的由形状产生强度的结构形式。只有受到张拉时,施以一定的预应力的条件下才能抵抗风、雪、雨等荷载。但并不是任何一种预张力系统都能让构造体系成为具有承载力的结构,只有在预张力达到平衡时才是稳定的结构。所以索膜结构设计首先要进行形态分析,要找出一个合理的自平衡应力体系,只有这样的形状才是具有承载力的形状。本文推导了用力密度法进行索膜结构形状确定的理论公式。用力密度法找形的一个关键问题是如何将膜片离散,本文推导了两种离散方法运用于力密度找形分析中,并编制了计算程序。 索膜结构连接处需要保证应力的平滑传递,而且设计受力一般比较高,所以连接处的设计非常重要,处理不当容易产生褶皱。本章对常用的索膜结构的连接方法进行了系统的总结,并提供了一些实例图片,希望能给在这方面研究的同业人士提供一些参考。 最后,本文还采用文中推导的离散方法,通过力密度法对某风雨操场进行形态分析,并通过将找形结果用非线性有限元法在无荷载状态下计算结构的应力,结果表明本文推导的方法找形精度是足够高的。然后在此基础上运用非线性有限元法进行荷载分析。


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