樹狀結(jié)構(gòu)形態(tài)分析與工程應(yīng)用.pdf

1、樹狀結(jié)構(gòu)是德國建筑師Frei Otto在20世紀(jì)60年代提出的一個(gè)結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)概念，具有造型新穎優(yōu)美、受力簡(jiǎn)捷合理的特點(diǎn)，因而受到建筑師的普遍青睞，在工程實(shí)踐中得到了較多應(yīng)用。相比之下，國內(nèi)外關(guān)于樹狀結(jié)構(gòu)的研究仍停留在理論探索階段，尚未形成對(duì)工程實(shí)踐具有普遍指導(dǎo)意義的規(guī)范方法，這在一定程度上制約了這種新型結(jié)構(gòu)體系的進(jìn)一步發(fā)展。從目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，關(guān)于樹狀結(jié)構(gòu)的研究多集中在找形方法、受力性能、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工工藝等方面。本文在總結(jié)前人

2、研究成果的基礎(chǔ)之上，對(duì)樹狀結(jié)構(gòu)的形態(tài)生成方法、穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較為細(xì)致的研究，并將研究成果應(yīng)用于兩個(gè)工程實(shí)踐，為推動(dòng)樹狀結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展進(jìn)行了有益的探索。
　　論文工作主要包括以下幾方面：
　　1．對(duì)樹狀結(jié)構(gòu)的幾何特點(diǎn)及受力特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析，借鑒擬吊實(shí)驗(yàn)法的思想，提出一種樹狀結(jié)構(gòu)找形新方法——逆吊遞推找形法，即令所有高級(jí)樹枝均指向由其分出的低級(jí)樹枝的受力中心，使樹狀結(jié)構(gòu)各桿件在給定荷載作用下均只受軸力，構(gòu)成形效

3、結(jié)構(gòu)。該方法的特點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單、操作方便，通過與現(xiàn)有方法對(duì)比和工程實(shí)踐應(yīng)用，證明了其準(zhǔn)確性和有效性。
　　2．將樹狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為有側(cè)移和無側(cè)移兩種典型形式，通過對(duì)其穩(wěn)定性能進(jìn)行分析表明，樹狀結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)形式與傳統(tǒng)的單柱失穩(wěn)形式相似，有側(cè)移樹狀結(jié)構(gòu)最低階整體失穩(wěn)為半波彎曲失穩(wěn)，無側(cè)移樹狀結(jié)構(gòu)為整波彎曲失穩(wěn)。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了幾種常用的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)確定方法，提出了基于整體失穩(wěn)的樹狀結(jié)構(gòu)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)確定方法。采用此方法對(duì)典型樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行

4、參數(shù)分析，給出了有側(cè)移和無側(cè)移兩種情況下各級(jí)樹枝的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)建議取值。此外，借鑒階形柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)確定方法，還提出了基于等效剛度概念的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算方法。
　　3．將前兩部分研究成果應(yīng)用于漠河收費(fèi)站柵門和黑龍江省博物館新館兩項(xiàng)工程實(shí)踐中，完成了樹狀結(jié)構(gòu)的找形分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了線彈性屈曲分析和考慮幾何非線性和材料非線性的全過程分析，確定了各級(jí)樹枝的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。以上工作表明，本文提出的逆吊遞推找形法具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性，