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    考虑整体分析索膜结构景观找形的技术研究

    编辑:临朐艺景膜结构工程有限公司时间:2021-04-28

      目前,膜结构景观的设计一般分为三个阶段∶找形分析、荷载分析,、裁剪分析。在索膜结构的找形和荷载分析中将索膜结构之中的索、膜及其支撑体系(指钢结构,钢混凝土结构等)等部分作为一个整体进行非线性受力分析的过程,称为索膜结构之整体分析。

      由于整体分析涉及梁、杆、索、膜等多种元素,计算复杂,收敛困难。因此,目前的一般做法是根据支撑系统的情况,对索膜部分进行分离,考虑索膜部分的边界约束;先对这个部分进行了力学分析,而后把得到的反力结构施加到支撑体系上面进行了力学分析。这种将结构分为不同子结构进行分析的方法由于简化了结构之间的相互作用,往往会带来误差。

      因通常传统结构的刚度较大,把结构分开来考虑时,局部的边界条件简化所带来的误差通常可在工程实践的允许范围内,同时,结构的受力与变形基本呈线性关系,在分析之中亦可对误差加以估算。但是,当膜结构景观结构体系中包含有索—膜等柔性结构时,结构形态是为三维状态,于荷载作用下有着三维受力特征并呈空间工作状态,结构之间的相互作用越来越不直观。

      同时,因一些大跨度的空间结构之中包括了柔性部分,使得结构中的几何非线性行为成了须考虑的因素,从而使结构构件的内力改变与边界条件、荷载的变化关系便越加难于估计,需对它进行较为准确的分析,所以将索—膜结构和其共同运作的刚性结构分开来考虑往往会引起不可忽视的误差。

      对于支撑结构不是太弱,几何非线性不是太强的结构,运用分开计算方法,将支承结构作为膜结构景观的弹性支承点,即考虑支承结构的刚度,这种假设误差会小一些,对于支撑结构比较弱的结构,如此考虑也会带来一些的误差,因此文中将利用非线性有限元方法推导了适合钢一索—膜结构间互相关系进行计算的非线性有限元公式,提出了一种钢-索-膜结构的整体找形办法,继而代替了传统为安全而增加支撑结构刚度的不经济办法,利用有限元基本原理建立了索膜钢结构的有限元模型,利用全Newton-Raphson方法进行迭代,对钢—索—膜结构做了整体的找形,通过比较发现整体分析与不进行整体分析的找形结构有较大的差距,说明了整体找形分析的重要性。实际张拉膜结构景观工程中,支撑结构刚度的大小要进行越优化设计,同时还要对其由于振动产生的弹性变形进行仔细地检验。

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