索膜结构挑篷的设计研究

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1、索膜结构挑篷的设计研究【摘要】索膜结构的设计过程主要有前处理、找形设计、荷载分析、剪裁设计和下部结构设计与验算五个阶段。其分析计算需要有一定的数学、力学和工程学基础。在进行实际工程设计时，必须按步骤循序渐进的进行计算分析。【关键词】索膜结构；找形设计；剪裁设计1概述索膜结构挑篷[1]，由于采用膜材这种新型材料和很大的跨度，有其比较独立的设计流程。索膜结构的设计过程主要有前处理、找形设计、荷载分析、剪裁设计和下部结构设计与验算五个阶段。对于找形设计和剪裁设计，由于膜材大变形和非线形等特殊性质，需要有专门的软件来进行

2、分析。目前许多膜结构公司都开发出自己专用的膜结构分析软件，各高校开展这方面研究的也很多。荷载分析这一阶段是比较接近于传统结构的，也常常依赖于大型的有限元结构分析软件进行计算，包括强度分析、稳定分析、动力分析等。2、索膜结构挑蓬设计的一般过程第6页共6页现代索膜建筑的设计过程是把建筑功能、内外环境的协调、找形和结构传力体系分析、材料的选择与剪裁集成一体。借助于计算机的图形和多媒体技术进行统筹规划与方案设计，再用结构找形、体系内力分析与剪裁的软件，完成索与膜的下料与零件的加工图纸，最后结合下部结构进行验算[2]。索膜

3、结构的整个设计过程是建筑、结构方案的选择与结构分析计算的交叉反复，如果没有专用的计算机辅助设计系统的应用，很难想象在短时间内能够得出最优的方案。计算机辅助设计系统的应用，是膜结构设计方法发展的必然趋势。膜结构是一种新颖的结构形式，其相应的计算机辅助设计系统必有特殊性。现就目前膜结构计算机辅助设计系统的开发情况，论述一下索膜结构设计的一般过程。2.1前处理主要定义膜结构的几何模型、材料特性、外荷载，并能从各个角度显示出结构的外形以验证几何形状的正确性，同时生成结构分析系统进行找形分析、荷载分析所需要的数据。目前可视

4、化软件多采用图形输入法输入结构的几何外形。图形输入法是直接输入结构的图形，而不是图形的几何数据，具有直观、形象的特点。图形输入法是以人机交互方式工作的，可以边输入边显示，有错即改，有漏就补，十分方便灵活。材料的特性主要包括膜材的经纬两方向的弹性模量、最大允许应力，脊索、边索的弹性模量、最大允许应力，外荷载主要包括风荷载、雪荷载、自重等，另外还包括初始预应力值、受压构件的截面面积等。2.2找形、荷载分析第6页共6页膜结构的找形分析和荷载分析可以合称为结构分析，主要完成膜结构的找形、形状判定和内力分析，输出位移、应力

5、和其他后