浙江張拉膜結構包括索穹頂結構,進(jìn)行設計的第一步必須是初始形態(tài)設計。所謂的“形”就是幾何意義上的形狀,所謂的“態(tài)”就是結構的預拉力分布狀態(tài)。一種“形”對應一種“態(tài)”;反之亦然,一種“態(tài)”必然有一種“形”與它對應。張拉結構一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)即結構材料本身不具有剛度,由這些材料組成的體系還只是機構,只有當對其施加了預拉力,它才具有了抵抗外荷載的結構剛度。但不是任意給定一種預拉力分布都能保證該構造體系成為結構,只有在預拉力達到平衡時(shí)才是穩定的膜結構。索穹頂要在抵抗外荷載前稱(chēng)其為結構,就必須對它施加初始預拉力,并尋求它在拉力平衡時(shí)的形狀,這就是本文所說(shuō)的“形”和“態(tài)”。當然,這是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)跟蹤過(guò)程[3]。
定義一下結構各構件的名稱(chēng),分別為內環(huán)、外環(huán)、脊索1~3、環(huán)索1~3、斜索1~3、撐桿1~3,如圖2所示。邊界條件是確定的,即外環(huán)直徑33.4米、內環(huán)直徑9米。而穹頂的矢高、每根索的預拉力是未知的。初始形態(tài)設計就是要尋求滿(mǎn)足邊界條件、在合理的預拉力分布下,結構的外形包括矢高。所謂合理的預拉力,就是預拉力不能太小也不能太大。太小,剛度不足,在荷載作用下結構變形不能滿(mǎn)足規范要求;太大,桿件強度又不能滿(mǎn)足規范要求,無(wú)休止的加大截面又會(huì )造成用鋼量增加。因此,這是一個(gè)假定預拉力分布、找形、受荷計算、調整預拉力分布、再找形、再受荷計算,直至循環(huán)到合理的預拉力分布及其對應的形狀的過(guò)程。寧波張拉膜 |