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充气膜结构的形态与荷载分析

发布时间:2018-01-02 14:42

  本文关键词:充气膜结构的形态与荷载分析 出处:《华南理工大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:随着现代建筑技术、精细化工技术的发展,膜建筑于20世纪中期发展起来,特别是在ETEE膜广泛应用于大跨度建筑后,也拓展了充气膜的设计思想、形式与应用领域。充气膜是一种特殊膜结构形式,具有独特的建筑形式、造型,以及相应的结构体系、构造体系等。 充气膜是集结构、控制和严格的管理于一体的体现较高技术水平的结构形式。虽然膜结构领域的探索得到长足的发展,但专门对其研究的软件程序较少,部分研究思路与设计方法停留在上个世纪,远达不到现代充气膜迅速发展的需求。基于此,本文运用力密度法编制了充气膜结构分析程序,主要对充气膜结构全面的形态分析和荷载分析进行研究。 本文首先介绍了充气膜的发展历史、基础理论及相关力密度法的推导。随后进行充气膜的形态分析,气膜结构的特殊性体现于内压的存在,内压方向始终为膜面单元法线方向,在计算过程中需要不断修正内压方向。本文从能量角度出发,推导出内压作用下的膜线单元力密度矩阵与T单元力密度矩阵,同时对平衡方程组系数矩阵采用变带宽法存储,求解过程采用Causs消去法求解。将形态分析具体分解为找形与找态两种思路,并详细介绍了找态过程的实现方法,解决了大球冠在形态分析中易发散的问题。 在荷载分析中提出了需要解决的两个问题,即内压变化的模拟和索膜单元的失效。分析了外荷载作用下内压和体积的变化规律以及结构体积的求解方式。考虑荷载作用下体积变化导致的气压改变,,设定迭代准则,采用Newton-Raphson法求解非线性方程组。详细进行了充气膜结构在雪荷载、风荷载作用下的参数分析,总结了此类结构的受力特点,并对实际工程设计作出建议。
[Abstract]:With the development of modern building technology, the development of fine chemical technology, membrane architecture developed in the middle of twentieth Century, especially in the ETEE film is widely used in large span buildings, but also expand the design idea of inflatable membrane, form and application fields. The pneumatic membrane is a kind of special membrane structure, has a unique architectural form, shape, and the corresponding structural system, structural system and so on.
Is a set of inflatable membrane structure, structure control and strict management in one of high technology level. Although the exploration of membrane structure field has made great progress, but the research program is less, the research ideas and methods for design of parts in the last century, far less than the rapid development of modern pneumatic membrane the demand. Based on this, the force density method for pneumatic membrane structure analysis program, mainly for the pneumatic membrane structure comprehensive morphological analysis and load analysis.
This paper first introduces the development history of inflatable membrane, basis theory and related force density method. Then analyze the pneumatic membrane morphology, special film structure is reflected in the presence of internal pressure, internal pressure is always the direction of membrane surface unit normal direction, need to modify the internal pressure in the process of calculation. In this direction from the energy point, push the film line are derived under internal pressure unit force density matrix and T unit force density matrix, and the variable bandwidth storage method for the equilibrium equations of coefficient matrix, the solving process using Causs elimination method to solve. Morphological analysis includes form finding and looking for state two ideas, and details the implementation method of form finding process, solve the divergence problem in large spherical analysis form.
In the load analysis put forward two problems need to be solved, the internal pressure change simulation and membrane unit failure. Analysis of solution changes under external loads of internal pressure and volume and volume structure. Considering the pressure induced changes in volume load changes, set the iterative criterion by Newton-Raphson method to solve the nonlinear equations. With the inflatable membrane structure in the snow load, wind load parameter analysis, summarizes the structure characteristics of the force, and make suggestions for practical engineering design.

【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU38

【参考文献】

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本文编号:1369681

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