本文構建出一種端面索呈“星”型的張拉整體結構,研究它與傳統(tǒng)的張拉整體結構相比具有的優(yōu)點,并進行了多層結構的拓撲可行性分析。首先,由節(jié)點矢量矩陣得到連接矩陣,最后得到桿和索的矢量矩陣,給出了張拉整體結構模型的構造過程。基于展納原理分析了張拉整體結構的兩種展納方式,并求解了在展納的過程中參數(shù)間的相互關系。根據(jù)索內(nèi)力的等效原則,將串聯(lián)的水平索等效替成并聯(lián)形式的水平索,替換后的端面索呈“星”形,通過添加連接“星”型上下端面的中心軸構件,使結構更穩(wěn)定。然后根據(jù)“星”型結構中心構件受力的不同,分成中心索和中心桿兩種結構。利用力密度法得到穩(wěn)定狀態(tài)下的扭轉角并進行驗證,得到正確的扭轉角。給出結構處于穩(wěn)定狀態(tài)下的中心節(jié)點高度和中心構件的長度范圍,并分析其與結構幾何參數(shù)的相關性。接著通過改變中心構件的長度,得到不同“星”型結構的剛度變化規(guī)律,從而確定剛度最大的結構參數(shù),并與傳統(tǒng)結構進行比較。由張拉整體結構的平衡矩陣,得到合適的預應力組合。比較在預應力和結構材料參數(shù)不變的情況下,拓撲前后的結構剛度,分析拓撲結構的受力特點。分析了預應力參數(shù)對結構幾何形狀的影響。最后利用Ansys軟件分別對中心桿構件、中心索構... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

記錄最早的張拉結構

而對于張拉整體體系來說，其指代的是一組不相關的桿構件和一組具索構件組成的在自應力狀態(tài)下保持空間平衡的體系，其中桿構件只承受壓構件只承受拉力作用[5]。文主要以“星”型張拉整體結構構件預緊力調(diào)節(jié)和施加外載荷作用時結構剛結構單元的拓撲分析為研究對象，對一種新的張拉整體結構穩(wěn)定構型的具體析。本課題主要是基礎性的理論研究分析，為以后張拉整體結構的力學分析分析提出了一種可行的分析方法。 課題研究背景拉整體結構體系最初的身影出現(xiàn)在 20 世紀 20 年代，世界上記錄最早的實體921 年莫斯科的展覽會上[6]，它是由三根桿構件和七根索構件構造成的一個平，另有一根可變化的索構件控制此結構，使之成為一個可以變化的可展結構示）。然而，此結構并不具有剛度，利用結構中的任意一條索構件的伸縮對型變化，這與之后研究的三根桿九根索的張拉整體結構（圖 1.2 所示）類似

哈爾濱工程大學碩士學位論文拉整體結構概念的系統(tǒng)性認識和研究是基于 Buckminster Fuller 的宇，他認為，宇宙中的運動都是按照張拉整體體系的原理思路進行運轉有引力相當于一張平衡的應力網(wǎng)[7]，而宇宙中的每個星體之間相互遠，它們各自看作是應力網(wǎng)中相互擠壓的物體。Buckminster Fuller 在黑[8]，不間斷的敘述著張拉整體結構這一概念：自然界中的現(xiàn)象體現(xiàn)了的構型特點——“間斷壓連續(xù)拉”。由于這個概念并沒有對物體的材要求，根據(jù)這個簡單的定義，很多事物都蘊含著張拉整體結構的基本氣球或任何一個充氣的塑料膜都可以看成是張拉整體結構。這里強調(diào)立地位于受拉的物體之中，正如氣球中受壓的空氣包圍在受拉的塑料后 Buckminster Fuller 的學生依據(jù)這一理論構造出了完整的張拉整體模單元和索構件組成。如圖 1.3 所示。后來，有的研究學者將這一模型中（圖 1.4 所示），利用結構的疊加原理構造出針塔雕塑 needle tow.5 所示）。這標志著現(xiàn)代張拉整體結構的開始。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]張拉整體三棱柱構型和結構穩(wěn)定性分析[J]. 羅阿妮,王龍昆,劉賀平,王媛媛,李全賀,曹鵬飛.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(07)
[3]三桿張拉整體折展過程動力學分析[J]. 羅阿妮,李旭,李全賀,程建軍,劉賀平.  哈爾濱工程大學學報. 2016(07)
[4]圓柱形張拉整體結構質量最小化方法[J]. 羅阿妮,張慶華,劉賀平,王媛媛,王龍昆.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(01)
[5]含有三維受壓構件的張拉結構模型設計[J]. 周一一,杰羅姆·福瑪,陳聯(lián)盟.  世界建筑. 2013(09)
[6]內(nèi)蒙古伊旗全民健身體育中心索穹頂結構體系設計研究[J]. 張國軍,葛家琪,王樹,張愛林,王文勝,王明珠,許可冉.  建筑結構學報. 2012(04)
[7]索穹頂結構張拉找形與承載全過程仿真分析[J]. 葛家琪,張愛林,劉鑫剛,張國軍,葉小兵,王樹,劉學春.  建筑結構學報. 2012(04)
[8]索穹頂結構施工技術研究[J]. 王澤強,程書華,尤德清,楊國莉,陳新禮,葛家琪,徐瑞龍.  建筑結構學報. 2012(04)
[9]基于張拉整體結構思想的索桁結構藝術[J]. 李效梅,袁雪峰.  空間結構. 2006(04)
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碩士論文
[1]基于四桿張拉整體結構的機器人研究[D]. 袁李.哈爾濱工程大學 2016
[2]基于線性規(guī)劃的三棱柱張拉整體單元的優(yōu)化控制研究[D]. 孫鳳先.浙江大學 2016
[3]矩形弦支網(wǎng)殼結構的靜力性能分析[D]. 汪世安.西安建筑科技大學 2015
[4]圓環(huán)張拉整體結構的構型及分析方法研究[D]. 孔令營.哈爾濱工程大學 2015
[5]張拉整體結構的找形和穩(wěn)定性分析[D]. 王征.西安電子科技大學 2012
[6]柔性張拉整體結構振動最優(yōu)控制及作動器優(yōu)化配置[D]. 陳超偉.西安電子科技大學 2012
[7]索托桁架結構穩(wěn)定與抗震性能研究[D]. 李興坡.北京交通大學 2011
[8]單元拼裝式自平衡預應力空間結構體系工作機理的研究[D]. 黃祚萬.東北林業(yè)大學 2010
[9]張拉整體結構幾何拓撲研究及帶有中國傳統(tǒng)藝術元素的結構設計與分析[D]. 韓超.大連理工大學 2007
[10]張拉整體結構找形軟件開發(fā)[D]. 付朋輝.大連理工大學 2006



本文編號：2978623