平面索桁架形態(tài)分析與張拉索膜結構動力特性分析.pdf

1、建筑師的使命是探尋一種簡約建筑和原生態(tài)建筑。因為在當代空間、土地、材料和能源及其有限的條件下，需要更輕巧、更節(jié)能、更靈活且更具適應性的建筑，膜結構正是無數建筑師和設計人員不懈索求的結果。 薄膜結構剛度小、重量輕，對風等低頻動荷載較為敏感，其動力反應分析是結構分析和設計中不可或缺的方面，而對其自振等動力特性的了解是動力反應分析的基礎。因此，研究結構的動力特性有重要的意義。結構動力特性取決于結構的質量和剛度。其中質量的影響機理較為簡

2、單，且對薄膜結構而言其變化幅度不大。而影響薄膜結構剛度的因素比較復雜，其中膜面預應力、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構分析和設計軟件CAFA(楊慶山，2004)先進行形態(tài)分析，確定其形狀，得到剛度和質量矩陣，然后編制Fortran程序，利用子空間迭代法求解頻率方程，對薄膜結構的動力特性進行了分析，并主要討論預應力、矢跨比、跨度、邊索預應力、膜面索以及邊界支承條件的影響。結果表明，薄膜結構頻率密

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構的頻率較高；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，但會使結構的振型發(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其預應力狀態(tài)和邊界條件由平衡方程計算，即形態(tài)分析得到。確定結構的形