浮空膜结构初始形态与荷载效应分析

作     者：张蓓蓓 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：远方

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：浮空膜结构 自动元胞机 初始形态分析 荷载效应分析 

摘      要：浮空膜结构是将航空领域中的浮空器理念引入建筑膜结构领域而产生的一种新型膜结构形式。本文以自动元胞机理论为基础,提出一种新的膜结构分析方法,并利用自行开发的动力仿真系统对这种新型的膜结构体系——浮空膜结构进行初始形态以及荷载效应分析,通过分析研究对这种浮空结构的工程可行性进行鉴定。 基于自动元胞机理论的膜结构计算方法是将自动元胞机的仿真分析思想与传统膜结构计算分析的动力松弛法相结合,将加载过程中荷载的动力效应引入到动力松弛法中,得到一种新的膜结构计算分析方法。并基于此计算方法,在Visual Studio平台下编写程序,开发出膜结构的动力仿真系统,以此对浮空膜结构进行分析研究。 本文对浮空膜结构的研究主要围绕一个典型的浮空膜结构实例——浮空单元展开。通过初始形态分析,确定浮空单元在不考虑自重作用下的平衡曲面形状,分析平衡曲面各节点的位移以及杆件的内力是否满足要求,并进一步研究自重在初始形态分析中所产生的影响。另外,在初始形态分析的基础上,对浮空单元进行荷载效应分析。通过分析结构在重物、雪荷载以及动力风荷载作用下的受力情况,得出结构在各种荷载工况作用下的位移以及内力,对浮空单元的工程可行性做出评定。 本文基于自动元胞机理论,对浮空膜结构的分析,提出了一种崭新的计算方法,丰富了膜结构的计算分析手段,对于浮空膜结构分析理论的建立具有一定的启发作用。对于浮空单元工程可行性的分析又为该种结构实际应用于城市雕塑、商业广告以及空中通信平台等提供了理论支持,对浮空膜结构的工程应用与发展,起到了积极的推动作用。