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索膜結構看臺的設計與荷載解析

  據報道,索膜結構看臺的設計分為三個階段:荷載分析、找形分析和切割分析。在找形分析和荷載分析中,當前市場內外學者大多采用動力松弛法、非線性有限元法、力密度法和能量法。與有限元法相比,動態松弛法簡單且節省內存,因為它不需要在每次迭代時形成結構整體剛度矩陣,但該方法的成功取決于時間增量、節點虛擬質量、阻尼系數等參數的選擇。

  一些研究人員應用動態松弛法分析索膜結構棚的初始形狀和靜荷載,引入節點剛度調整系數,并提出剛度調整系數的經驗值,以控制計算的收斂性,越方便、越靈活,并嘗試使用不考慮時間增量和阻尼系數的直接剛度法,計算過程僅由結構剛度控制來計算結構。典型算例表明,剛度調整系數的引入使計算易于調整和控制,越穩定,越穩定,以適應參數相對固定的各類結構的計算穩定性,并充分發揮了動力松弛法在分析索膜等強非線性結構時的優勢。將測地線單元引入找形分析,加快了找形的收斂速度。索膜結構看臺的荷載分析如下:

  荷載分析中包括的荷載類型包括節點集中荷載、靜荷載、均布壓力荷載、雪荷載和風荷載。

  靜載荷包括材料的重量,如電纜材料、膜材料、桿等。均布壓力(吸力)是指垂直作用于膜表面的單位面積壓力,如充氣膜結構的氣壓。由于元素的幾何位置和形狀的變化,在每次迭代過程中必須重新計算元素的當前面積和法向量方向。從單元的當前區域獲得總壓力,然后將其分為三個節點,然后根據力的方向投影到總坐標。

  與其他類型的荷載相比,風荷載是一種越為復雜的荷載,是膜結構的控制荷載。

  風荷載的作用受風向和作用面形狀的影響。一般結構分析將風荷載視為靜荷載。目前,我國還沒有關于膜裝藥樁棚風荷載體型系數的規范。風荷載計算采用文獻中提出的簡化方法。在這種方法中,用戶輸入作用在單位面積上的風壓以及風向和軸之間的角度。然后,從風荷載方向和每個單元法向量之間的夾角的方向余弦,可以獲得垂直于每個單元表面的風力,將其分布到每個節點,然后投影到整體坐標方向。因此,只要在計算過程中定義了風作用的方向,并取了局部基本風壓值,該方法就可以輕便計算。當然,這是一種簡化的計算方法。對于大類型膜結構看臺的重要結構,仍然需要進行風洞試驗來確定風壓系數。

索膜結構看臺的設計與荷載解析


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