預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)由于造型新穎、性能優(yōu)良、輕質(zhì)高效等優(yōu)點越來越受到人們的關(guān)注,已成為空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究的熱點,顯示出巨大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。相較于傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)主要依靠初始預(yù)應(yīng)力獲得或改善整體剛度,其構(gòu)型和內(nèi)力相互強耦合使設(shè)計分析更加復(fù)雜。為此,研究該類結(jié)構(gòu)的形態(tài)和剛度特性是將新型預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)推廣應(yīng)用于實際工程的基礎(chǔ)。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上,綜合運用群集理論、矩陣分析、力密度法、有限元法、粒子群優(yōu)化算法等理論與數(shù)值方法,針對對稱預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)形態(tài)構(gòu)建和剛度特性展開了深入研究和探討。主要研究內(nèi)容包括:提出了基于群集理論的對稱預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)解析找形方法,將找形對象分為兩類:張拉整體結(jié)構(gòu)和有約束索桿體系�；诓豢杉s表示及對稱操作下節(jié)點之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立了結(jié)構(gòu)的對稱子空間,并根據(jù)與剛體平動相關(guān)聯(lián)的不可約表示得出對稱型力密度矩陣中的關(guān)鍵分塊矩陣,從而求得力密度之間的解析關(guān)系,避免了對高維度整體力密度矩陣進(jìn)行分析。引入粒子群優(yōu)化算法,建立了索桿結(jié)構(gòu)整體可行預(yù)應(yīng)力優(yōu)化模型,采用權(quán)重系數(shù)法建立評價函數(shù),將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化問題,從結(jié)構(gòu)自應(yīng)力模態(tài)求解整體可行預(yù)應(yīng)力。將... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Iogansen的雕塑模型

索穹頂結(jié)構(gòu)、弦支穹頂結(jié)構(gòu)、空間索桁結(jié)構(gòu)等。其共同點在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部均具備自平衡預(yù)應(yīng)力點在于某些結(jié)構(gòu)僅靠索、桿的結(jié)合就能達(dá)到該平衡，如張拉整體結(jié)構(gòu)，而另一些結(jié)構(gòu)則需要部約束或支撐結(jié)構(gòu)才能獲得整體平衡，如索穹頂結(jié)構(gòu)。相比于網(wǎng)架和網(wǎng)殼等傳統(tǒng)的大跨度空間結(jié)構(gòu)，由拉索、壓桿連接并通過對結(jié)構(gòu)引入預(yù)應(yīng)成的預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)具有更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、形態(tài)和剛度特性。針對預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)的形度特性進(jìn)行研究分析，對開發(fā)新型預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)、進(jìn)一步了解結(jié)構(gòu)受力特性及預(yù)防結(jié)構(gòu)的具有十分重要的意義。?1.1.1 張拉整體結(jié)構(gòu)張拉整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展最早可以追溯到 1920 年拉脫維亞藝術(shù)家 Iogansen 設(shè)計的一個雕塑1-1），該結(jié)構(gòu)由 3 根剛性直桿和 8 根索構(gòu)成，是張拉整體結(jié)構(gòu)的“雛形”，該結(jié)構(gòu)已十分接近索的三棱柱張拉整體構(gòu)型。隨后，法國建筑師 Emmerich 進(jìn)行了張拉整體結(jié)構(gòu)的早期研究Iogansen 創(chuàng)作的結(jié)構(gòu)稱作“自應(yīng)力結(jié)構(gòu)”。20 世紀(jì) 40 年代美國建筑師 Fuller[1]提出了張拉整體式，他形象地將張拉整體結(jié)構(gòu)描述為：受壓的孤島分布于拉力的海洋中。隨后，F(xiàn)uller 的學(xué)生家 Snelson 在其指導(dǎo)下設(shè)計了一系列索桿結(jié)構(gòu)藝術(shù)品，其中最著名的是早期的雙 X 型張拉整（圖 1-2），該 X 型單元后來一段時間內(nèi)被用作張拉整體結(jié)構(gòu)的基本單元。Emmerich 深入研拉整體棱柱體單元，并試圖將棱柱形單元組合成形式較為復(fù)雜的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。張拉整體以其獨構(gòu)形式吸引了世界各國學(xué)者的興趣，目前世界上很多地方都建造了具備藝術(shù)觀賞性的張拉整如法國的公園雕塑、Snelson 針?biāo)?Needle Tower)雕塑（圖 1-3）等。

2圖 1-4 Kurilpa 橋在建筑工程領(lǐng)域的實際應(yīng)用發(fā)展相對緩慢，但其卓越的結(jié)構(gòu)在其他領(lǐng)域的發(fā)展越來越受到重視。張拉整體結(jié)構(gòu)的輕式，基于張拉整體結(jié)構(gòu)的可展桅桿結(jié)構(gòu)和可展天線已完成4-17]，進(jìn)入實際工程應(yīng)用，2009 年 7 月發(fā)射成功的 TerreSta式可展天線[18]，2012 年，歐洲航天局研制出了一種環(huán)形可

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]橢圓形蓋格式索穹頂體系優(yōu)化及初始預(yù)應(yīng)力分析[J]. 韓芳冰,陳志華,馬青,閆翔宇,王鑫.  工業(yè)建筑. 2015(08)
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[3]對稱型動不定桿系結(jié)構(gòu)的可動性判定準(zhǔn)則[J]. 陳耀,馮健,馬瑞君.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2015(06)
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博士論文
[1]索桿張力結(jié)構(gòu)的預(yù)張力偏差和剛度解析[D]. 夏巨偉.浙江大學(xué) 2014
[2]張拉整體結(jié)構(gòu)的形態(tài)理論與控制方法研究[D]. 許賢.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]索桿張力結(jié)構(gòu)的柔性分析[D]. 杜貴首.上海交通大學(xué) 2008



本文編號：3541359