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结构设计膜材与索杆协同工作的索穹顶找形分析

发布时间:2021年12月1日 点击数:1889

改革开放以来, 我国国民经济得到了前所未有的发展, 人民生活水平也空前提高。与此同时, 建筑业也呈现出高速发展趋势。但是, 迄今为止, 在社会发展中人们对于索杆梁膜结构体系的研究与总结都是处于一种刚性结构与柔性结构分离的工作模式, 且在工作的过程中是一种分别进行计算与分析的方式, 基于这种工作模式, 使得在工作中诸多的企业与单位都是一种各自为营的工作环节, 对于结构配合分析还是一片空白, 这就需要我们在工作中针对其中问题深入总结和分析, 以此提供工程施工进度和管理控制理念。

1 索穹顶概述

索穹顶建筑结构是于上个世纪七八十年代有国外引入国内的一种新型建筑结构和工作模式。在三十多年的社会发展中, 我国目前已经建造出了两个索穹顶建筑结构, 这种建筑结构的使用由于其中采用了大量的预应力钢索, 使得其中的存在着杆件少而且较短, 对于提高工程的结构效率以及工程的施工效益都存在着极为重要的作用与意义。自从将其百富策略白菜网在建筑结构之中以来, 我国各种新颖的建筑造型、巧妙的建筑构思要求以及合理的受力现象都赢得了人们的高度重视和工程师的喜爱, 并且随之而来的大跨度、超大跨度的屋盖设计也成为近年来人们追求的热点话题之一。

2 索穹顶建筑结构整体分析

2.1 整体结构设计分析

在目前的社会发展中, 由于索穹顶建筑结构的整体性受到人们的广泛关注与重视, 也使得人们在工作中空间结构得到了空前的百富策略白菜网。就目前建筑工程施工而言, 常见的空间结构主要可以分为以下五种:钢筋混凝土薄壳结构;平板网架结构;网壳结构;悬索结构;膜结构等等。其中在施工的过程中混凝土薄壳结构、平板网壳建筑结构和网壳结构都被人们称之为刚性结构, 而悬索结构和膜结构与前三者的结合体也被人们称之为柔性建筑结构。

2.2 柔性结构的百富策略白菜网情况

在人类发展史上, 我们在建筑结构工程中对于柔性结构的百富策略白菜网与研究一直较为缓慢, 且长期不被人们关注与重视。随着近年来科学技术的不断发展, 各种新材料、新技术的广泛涌现给人们生活与生产提供了必然基础, 以柔性结构为主的工程结构逐步受到人们的关注与重视。在施工与设计的过程中, 各种技术方式的采用已成为目前人们关注的工作重点, 也引发了目前工程设计与更新理念, 使得各种新概念与新技术逐步受到人们的关注。

3 膜材与索杆协同工作索穹顶发展概述

膜材的出现引发了建筑设计理念的创新革命, 其在使用的时候必须依靠预应力的产生形状以及刚度, 通过与传统的索、杆和梁等多种单元结构组合构成了索杆梁膜空间结构体系。这种结构体系的出现为建筑工程空间体系的造型、组合以及构思提出了新的要求, 其在设计的过程中以新颖的造型、巧妙的构思和良好的经济性能成为目前人们关注的重点, 并且发挥出巨大的生命力和广阔的百富策略白菜网前景。结构设计膜材与索杆协同工作中的百富策略白菜网结构分析, 为了全面了解索穹顶结构索杆部分和膜部分共同工作时的受力性能, 在目前结构施工中存在的各种问题和刚度应力进行探讨和控制, 为建筑工程整体结构的施工提供合理有效的技术管理措施。索穹顶结构的找形与一般索膜结构的找形相比, 其在百富策略白菜网和设计的过程中, 既存在着一定的共性, 同时也有着独特的性能之处, 在一般的膜结构施工和控制的过程中, 其找形方法的选择与百富策略白菜网要能够适合当前的索穹顶结构找形要求, 同时在索膜的选择中能够更是要控制好其固定点的设置。但是一般索膜结构找形时, 其边界控制点为固定点, 而索穹顶索杆部分与膜部分相交处为脊索, 它是柔性构件, 并非固定约束, 这就存在着两部分的协调问题。

3.1 膜部分非线性有限元法基本原理

在目前工程项目施工的过程中, 膜结构已成为一种不容忽视的过程, 通常在施工设计的时候都是以非线性的设计方法和技术手段进行采用的, 同时在工作的过程中我们也根据目前工程施工技术进行了总结与完善。由于在现代化的预应力技术和网格结构的负荷体系中, 我们已经逐步习惯了在工作中形成的综合性结构模式, 也就是在工作的过程中形成以斜拉杆网格复合结构为一体的工作形式。

3.2 在计算过程中还发现

在目前膜结构的选用中, 膜材通常是选择具有一定强度和柔性的薄膜材料形式, 通过使用纤维编织物作为主要的基材, 再通过基材两面涂层加固形成膜材结构方式。

1) 找形终态时, 方法1谷索内力由原来的20KN降为16KN。方法2找形时谷索内力基本保持不变, 控制点位移很小.这主要是由于方法1初始找形完成时, 控制点处存在非平衡内力, 而整体结构在非平衡内力作用下产生变位, 这部分变位导致索杆、膜及谷索内力均发生了变化, 故方法1中索杆内力较难控制;方法2通过调整索杆部分内力以保证控制点几乎不动, 整体结构在找形过程中变位及谷索和膜部分内力变化均很小, 索杆内力基本由节点反力和初始预应力共同决定, 因此较好控制。

2) 由于方法1的不平衡内力由索杆、膜及谷索内力共同改变来承受, 它在靠近平衡态时收敛较慢;方法2收敛迅速, 算例2杆件内力只需修正1次即进行2次找力, 就基本保持恒定。

4 结论

在目前的索杆梁膜结构设计中, 非协同找形分析方法容易忽略刚性单元和柔性单元之间存在的关系和变形协调影响, 使得其在计算存在着一定的不足和缺陷, 因此为了提高设计和计算的精度, 增加几何图形和预应力的合理分布, 在设计的过程中需要结合非协同找形进行处理, 对于刚性边界中自身存在的问题进行处理, 使得刚性单元与柔性单元能够成为一个共同作用的实体结构。

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