氣撐式張弦結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能研究.pdf

1、氣撐式張弦結(jié)構(gòu)（Tensairity）是由一種低內(nèi)壓充氣囊、下弦柔性索、上弦剛性桿件所組成的輕型混合結(jié)構(gòu)體系。氣撐式張弦結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、充分利用充氣內(nèi)氣壓對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)張力，并且為上弦剛性構(gòu)件提供連續(xù)的平面內(nèi)支撐，從而降低了上弦構(gòu)件的平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度，提高了上弦構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，同時(shí)避免了撐桿的穩(wěn)定問題，發(fā)揮了剛性、柔性以及空氣等材料的優(yōu)勢(shì)，是一種自支撐、自平衡的結(jié)構(gòu)體系，并且制造、運(yùn)輸、施工簡(jiǎn)捷方便，具有良好的應(yīng)用前景。

2、>　　本文應(yīng)用大型有限元軟件ANSYS構(gòu)建了紡錘形氣撐式張弦結(jié)構(gòu)的精細(xì)化有限元模型，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)從零態(tài)到初始態(tài)再到荷載態(tài)的全過程仿真模擬。重點(diǎn)研究了5m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構(gòu)在跨中集中力、全跨均布力、半跨均布力作用下的結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力分布情況等基本靜力性能，獲得了結(jié)構(gòu)各組成構(gòu)件的最不利控制截面以及結(jié)構(gòu)的極限承載能力和極限狀態(tài)。同時(shí)分別對(duì)15m、25m、35m和50m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構(gòu)展開了大規(guī)模的系統(tǒng)化參數(shù)分析。通過對(duì)結(jié)構(gòu)跨徑比

3、、充氣內(nèi)壓、下弦索截面和上弦截面等結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究，總結(jié)了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)靜力性能的影響規(guī)律。主要包括結(jié)構(gòu)最大變形、上弦構(gòu)件最大軸力、上弦構(gòu)件最大彎矩、上弦構(gòu)件的最大應(yīng)力和下弦最大應(yīng)力等方面的具體研究。給出了對(duì)于不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理的建議取值范圍，希望為今后更多的工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐提供有價(jià)值的參考。為掌握氣撐式張弦結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工工藝，并為數(shù)值分析提供對(duì)比依據(jù)，針對(duì)2.5m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構(gòu)開展了模型試驗(yàn)。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在試