平面索桁架形態(tài)分析與張拉索膜結(jié)構(gòu)動力特性分析.pdf

1、建筑師的使命是探尋一種簡約建筑和原生態(tài)建筑。因?yàn)樵诋?dāng)代空間、土地、材料和能源及其有限的條件下，需要更輕巧、更節(jié)能、更靈活且更具適應(yīng)性的建筑，膜結(jié)構(gòu)正是無數(shù)建筑師和設(shè)計(jì)人員不懈索求的結(jié)果。 薄膜結(jié)構(gòu)剛度小、重量輕，對風(fēng)等低頻動荷載較為敏感，其動力反應(yīng)分析是結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)中不可或缺的方面，而對其自振等動力特性的了解是動力反應(yīng)分析的基礎(chǔ)。因此，研究結(jié)構(gòu)的動力特性有重要的意義。結(jié)構(gòu)動力特性取決于結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度。其中質(zhì)量的影響機(jī)理較為簡

2、單，且對薄膜結(jié)構(gòu)而言其變化幅度不大。而影響薄膜結(jié)構(gòu)剛度的因素比較復(fù)雜，其中膜面預(yù)應(yīng)力、失跨比和跨度對剛度具有顯著影響且變化幅度較大。 本文利用張拉索膜結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件CAFA(楊慶山，2004)先進(jìn)行形態(tài)分析，確定其形狀，得到剛度和質(zhì)量矩陣，然后編制Fortran程序，利用子空間迭代法求解頻率方程，對薄膜結(jié)構(gòu)的動力特性進(jìn)行了分析，并主要討論預(yù)應(yīng)力、矢跨比、跨度、邊索預(yù)應(yīng)力、膜面索以及邊界支承條件的影響。結(jié)果表明，薄膜結(jié)構(gòu)頻率密

3、集，連續(xù)成叢分布并且有多個頻率重迭；剛性邊界跨度較小的薄膜結(jié)構(gòu)的頻率較高；跨度較大且比較平坦的大面積薄膜曲面的頻率較低，并且分布非常密集；支承體系與膜面索對自振頻率影響不顯著，但會使結(jié)構(gòu)的振型發(fā)生較大的變化。 索桁架是由一系列下凹的承重索和上凸的穩(wěn)定索，以及它們之間的連系桿(拉桿或壓桿)組成。索本身在非張力狀態(tài)下不具有承載所必需的形狀和剛度，其初始形狀和剛度是根據(jù)其預(yù)應(yīng)力狀態(tài)和邊界條件由平衡方程計(jì)算，即形態(tài)分析得到。確定結(jié)構(gòu)的形