張拉索膜結構的理論研究及其在上海世博軸中的應用.pdf

1、世博軸是上海2010年世博會園區(qū)最大的景觀建筑和人流交通的主軸線，其屋蓋結構采用了由張拉索膜結構與自由曲面鋼網殼結構組合形成的復雜空間結構體系。其中張拉索膜結構總長度約840m，最大跨度約100m，總面積約64，000m2，為世界上的最大規(guī)模。世博軸張拉索膜結構屋蓋規(guī)模巨大、體形復雜，其設計分析具有相當?shù)碾y度，本文緊密結合其研究分析工作，發(fā)展了現(xiàn)有的張拉索膜結構分析理論，并將成果應用于世博軸張拉索膜結構。
　　 第一章總結了膜結

2、構的分類和發(fā)展史，系統(tǒng)的分析介紹了張拉索膜結構的基本理論和分析方法研究現(xiàn)狀，明確了本文的研究內容。
　　 第二章回顧了力密度法的基本原理，針對張拉索膜結構中的膜線單元，提出一種考慮膜面二維變形的改進非線性力密度法，可獲得更準確的找形結果。提出了空間不規(guī)則多邊形膜面面積的計算方法，以求得膜線的寬度。并用編制的改進非線性力密度法計算程序對世博軸張拉索膜結構進行了找形分析。
　　 第三章提出了多坐標系力密度法，可準確的完成具有

3、斜邊界、彈性邊界的張拉索膜結構找形。編制了多坐標系力密度法的計算程序，并對具有理論解的4個算例進行了計算，驗證了方法的有效性。運用多坐標系力密度法處理了世博軸張拉索膜結構找形過程中陽光谷拉點處的彈性邊界問題和計算模型的斜邊界問題。
　　 第四章結合世博軸張拉索膜結構的找形分析、風載分析和數(shù)據后處理分析的需求對EASY軟件進行了二次開發(fā)。編制了EASY軟件模型拓撲修正程序，可消除模型中重復的節(jié)點編號，避免計算模型產生拓撲混亂問題；

4、編制了風載導入程序，能直接依據風洞試驗測點數(shù)據在EASY軟件中劃分出風荷載等壓面云圖，快速、準確的將各風向風荷載施加到計算模型上；開發(fā)了EASY軟件至AutoCAD軟件后處理接口程序，可將EASY軟件的計算結果轉換為DXF文件，直觀顯示應力、內力分布云圖、位移分布云圖和包絡值分布云圖。
　　 第五章系統(tǒng)總結了向量式有限元的基本原理，用算例驗證了向量式有限元在小變形結構、大變形結構、機構問題上的準確性。介紹了向量式有限元三維桿單元