索膜结构找形分析的基本方法

 

        索膜结构的全过程分析包括找形分析、荷载分析和裁剪分析。其中，找形分析是全过程分析的最初阶段 ，也是荷载分析和裁剪分析的基础。

 

        最早的膜结构工程找形分析方法是物理模型法，包括肥皂模型法和丝网模型法，但是用物理模型法确定初始曲面，其设计量测极为不便 ，测量精度难以保证。20 世纪 70 年代以来，随着计算机技术的迅猛发展，美国、英国、日本等外国学者提出并发展了以计算机技术为依靠的张力结构的找形分析 ，逐步取代了传统的模型量测法。目前所提出的有关膜结构找形分析的方法基本上都是以力密度法、动力松弛法和非线性有限元法为理论基础的。

 

        不同结构形式膜结构找形设计方法索膜结构按照结构形式的不同可以分为：充气膜结构、骨架膜结构和张拉膜结构。不同结构形式的膜结构其找形方法也不同。

 

        充气膜结构找形设计 方 法

 

        充气膜结构的找形分析过程是寻找压差、预应力和形态三者间对应关系的过程，是结构中的预应力寻求 自平衡态的过程。其实质是一个静力平衡状态的求解过程?1 。在其找形过程中，所要确定的基本参数包括：结构表面拓扑关系 、几何边界条件、表面几何形状、膜面内外气压差值 、膜应力大小及分布。在一定大小的气压值作用下，求解满足平衡条件的膜曲面几何形状及相应的应

力分布是充气膜结构找形分析中所要解决的根本问题。

 

        张力膜结构找形设计方法

 

        张力膜结构是预先对索和膜施加一定的预应力，使结构在张拉力的作用下，形成具有一定几何形状的空间曲面来承受荷载的结构形式。其找形设计用的最多的方法是力密度法、非线性有限元法及两者的综合。 目前 已经研究了三角形膜单元和曲面四边形单元张力膜结构的找形分析。综合分析的思想，即先采用力密度法进行形状确定，再以其近似解作初始值进行非线性分析，也有着较多的应用。

 

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