异形边界单层网壳结构找形与分析

珠海市横琴新区某商业项目中庭单层网壳边界为多段圆弧构成的异形边界,结构设计采用力学找形方法确定网壳形态,满足建筑效果的同时赋予建筑形态物理力学意义.对几何找形和力学找形单层网壳的极限稳定承载力和应变能进行分析与比较.结果表明,在本工程的异形边界条件下,无论是几何找形还是力学找形单层网壳,半跨分布的荷载对结构受力都更加不...     

单层球面网壳结构找形研究北大核心CSCD

将柔性结构中找形的概念应用于刚性结构,提出基于力密度法的球面网壳结构的找形方法.在找形过程中考虑自重,解决了高斯曲率为正的球面网壳的找形问题,并且通过找形基本消除了自重引起的弯矩和剪力.找形得到的网壳结构与传统的球面网壳在曲面外形上仅有微小的差别,但网格划分更均匀,几何形体更优美,承载能力也有较大幅度的提高.本文提出的找形方法收敛性好,效率高,为球面网壳结构的设计提供了新的方法和思路.     

弹性曲弯空间网壳结构的找形与承载设计

弹性曲弯网壳结构不同于常规形式的空间网壳结构,具有特殊的建造方式.本文对这种特殊空间网壳结构的找形分析和承载设计过程进行了研究,对其设计中的材料选择条件、建造过程中的顶升找形特征以及承载计算中的杆件曲弯影响进行了深入的分析探讨.     

基于动力松弛的树状结构单元集群找形分析

树状结构作为一种外形美观的支承结构,可与自由曲面网壳共同应用于大型公共建筑。采用动力松弛法确定树状支承结构与自由曲面网壳的合理形状时,在所得到的树状结构中常会出现低效构件。为此,提出了基于动力松弛的树状结构单元集群找形方法,该方法通过单元集群的方式,使模型中处于同一集群内的单元受力状态相同,这可以有效地避免树状结构与自由曲面网壳联合找形所得结构中出现低效构件。算例分析表明：通过设置单元集群,可以使找形最终所得到的结构中处于同一集群内的构件轴力分布均匀,从而保证各分支杆件在传力过程中均能起到积极作用;不同的单元集群方案对应着不同的找形结果,因此,单元集群也可作为调整结构形状的重要手段,在保证结构受力性能良好的基础上为结构设计提供多种方案。     

体内张拉成形空间网格结构径向迭代找形算法

针对体内张拉成形空间网格结构工程应用需要,在几何位移迭代法的基础上提出了一种仅对跨度方向,即径向坐标迭代计算的简易结构找形方法—径向迭代找形算法,并通过一个80 m跨的体内张拉成形空间网格结构实例,对其找形过程特点做了细致的对比分析,结果表明该法找形速度快、迭代计算简单,经过6次迭代,坐标误差的最大绝对值仅为ΔR=7.03E-04 m、Δθ=6.7E-0o、ΔZ=0.04 m,通常情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以确保结构成形分析和受荷分析的连续性和完整性,非常适合于体内张拉成形空间网     

自动元胞机模型在单层网壳找形中的应用

将自动元胞机模型引入到单层网壳找形分析中,通过在自动元胞机模型的振动过程中,引入合理的控制参数,找到了一种适用于单层网壳找形的有效的方法,并利用此方法对某四边形网壳进行了找形.通过找形前后网壳在恒载作用下的受力分析,验证了本方法的有效性和可行性.     

膜结构的找形分析和剪裁分析评述

找形分析和剪裁分析是膜结构分析中最重要的组成部分。本文对找形分析和剪裁分析的基本过程和方法进行了比较详细的论述,并提出一种寻找膜结构初始形状的新方法——比拟成形法。     

改进力密度法在悬索结构找形中的应用

结合工程需要对普通力密度法进行了改进,给出了在给定控制条件下悬索结构的力密度找形迭代公式和迭代策略,形式简单明了。通过对若干典型工程算例的找形计算表明,改进的算法具有收敛精度高,计算能力强,适用范围广等优点,是一种很好的悬索结构成形算法。     

结构找形分析技术在复杂造型项目中的应用

对于复杂造型的建筑,寻找高效的结构形式是项目实施的关键,利用参数化找形分析技术调整结构的形式越来越广泛地被应用到工程中。以复杂结构为项目背景,介绍了参数化找形分析的原理及应用,并阐述了参数化找形分析在项目方案阶段的优势。结合项目中所遇到的问题及其解决方法进行了经验总结,结果表明:力密度分析法和推力线网络分析法比较适合体型比较复杂的项目,粒子弹簧系统分析法比较适合网壳采光顶项目并可提高网格标准化率。     

树状结构找形分析及工程应用

树状结构具有造型新颖、受力合理的特点,因而在工程中得到广泛应用。作为一种复杂的空间刚架体系,构件布置方式的确定（即找形分析）是树状结构设计中重要的环节。构件布置合理与否将直接影响树状结构的工作性能。基于形效结构的概念,通过分析树状结构的几何特点和受力特点,提出了一种树状结构的找形新方法--逆吊递推找形法。该方法的基本思路是,根据各级树枝所支承的屋面区域找到相应的受荷中心,依次令各级树枝指向其分担的屋面受荷中心,通过逐级递推建立树状结构的几何形态。在此基础上,明确了逆吊递推找形法的具体实施步骤和需要注意的问题。最后结合一树状结构工程实例,介绍了逆吊递推找形法的实际应用过程。研究结果表明：采用逆吊递推找形法生成的树状结构的所有构件均只受轴力作用,属形效结构。     

张拉整体结构平衡状态的寻找

本文推导了张拉整体结构的找形分析公式，提出了得到平衡的预应力几何形状的计算方法，建立了结点的有限元基本方程和单元的刚度矩阵，既适于初始平衡态的结构，也适于初始非平衡态的结构。本方法有较高的数值精度，可作为设计张拉整体结构的基础理论和方法。     

张拉整体结构找形的力密度法

力密度法是张拉整体结构的一种重要的找形方法,文中首先对张拉整体结构找形的力密度法进行介绍,依据分析时关注的主要变量对力密度法的找形方式进行了分类,根据上述分类提出了应用力密度法的数值找形过程,找形过程只需要提供很少的信息,构件类型和节点的拓扑关系.力密度矩阵的特征值分解和平衡矩阵的奇异值分解在找形过程用于计算满足矩阵秩...     

膜结构找形分析的综合设计策略

针对膜结构找形分析中的初始形状确定提出了新的综合设计策略.对初始形状的确定,首先采用力密度格式得到初始近似曲面,在此基础上进行动力松弛计算,得到更为精确的初始曲面.通过综合设计策略和力密度格式、动力松弛格式的比较,发现此种方法比力密度格式精度有所提高,收敛速度比动力松弛格式快得多.     

考虑整体分析的索膜结构的找形

利用非线性有限元基本原理建立了钢-索-膜结构的有限元模型,推导出了考虑钢-索-膜整体分析的索膜结构的找形方法,并利用有限元软件ansys找形,对比说明了整体分析找形的必要性,并验证这种方法找形的可行性.     

控制网格变形的膜结构找形新方法

膜结构找形过程中曲率较大处的网格容易聚集,而曲率较小处的却稀疏,将直接影响到荷载分析和裁减分析的精度。第一次找形时采用变化的小弹性模量,第二次找形时再赋予膜材真实的弹性模量,成功地控制了网格的变形。并通过算例证明了这一思路的正确性。     

封闭式组合屋面膜结构找形分析研究

应用有限元程序ANSYS对郑州大学西亚斯国际学院篮球馆组合屋面膜结构进行找形分析,确定满足建筑初步设计造型要求的膜的形状,且膜上的应力分布比较均匀。通过对封闭式组合屋面膜结构的找形分析,探讨此类膜结构找形过程中单元划分、边界处理、弹性模量取值等处理方法,提高找形效率。在考虑支承体系对找形结果影响的基础上,进行协同找形分析,对比说明协同找形分析的必要性。     

张力结构形态确定的改进方法

为了寻求一种广泛适用于张力结构形态确定的技术,综合膜结构支座位移提升法和近似曲面逼近法的优点,基于传统的非线性有限元求解技术,对张力结构形态确定的有限元方法作了技术上的改进,探讨了加强非线性求解收敛性的几个关键问题,提出了一种实用的张力结构形态确定改进方法,即利用小弹性模量技术得到近似曲面,然后基于近似曲面代入真实结构参数迭代求解最终平衡曲面。研究表明,该方法能广泛适应于张力结构形态确定,同时对张力结构形态确定是建立正确计算模型的前提。     

Structural form-finding of bending components in buildings by using parametric tools and principal stress lines

This paper aims to provide an efficient and straightforward structural form-finding method for designers to extrapolate component forms during the conceptual stage. The core idea is to optimize the classical method of structural form-finding based on principal stress lines by using parametric tools. The traditional operating process of this method relies excessively on the designer's engineering experience and lacks precision. Meanwhile, the current optimization work for this method is overly complicated for architects, and limitations in component type and final result exist. Therefore, to facilitate an architect's conceptual work, the optimization metrics of the method in this paper are set as simplicity, practicality, freedom, and rapid feedback. For that reason, this paper optimizes the method from three aspects: modeling strategy for continuum structures, classification processing of data by using the k-nearest neighbor algorithm, and topological form-finding process based on stress lines. Eventually, it allows architects to create structural texture with formal aesthetics and modify it in real time on the basis of structural analysis results. This paper also explores a comprehensive application strategy with internal force analysis diagramming to form-finding. The finite element analysis tool Karamba3D verifies the structural performance of the form-finding method. The performance is compared with that of the conventional form, and the comparison results show the practicality and potential of the strategy in this paper.     

欧拉稳定承载力约束下树状结构找形优化研究

找形是树状结构研究的关键问题之一,为此,首先提出了基于双单元数值模型的找形迭代程序,并利用已有研究结果对所提出方法进行了验证,计算结果表明利用该方法所得到的树状结构形态在给定荷载作用下只受到轴力。在此基础上,基于欧拉稳定压杆理论,对树状结构各分支的几何长度进行了优化,在保证各个构件只受到轴力的同时,确保整体结构的稳定承载力最大化。研究结果表明,所提的找形优化方法可以精确考虑平面及空间树状结构各个构件计算长度系数和截面特性对稳定性的影响,计算效率高,可为复杂树状结构的找形优化工作奠定理论基础。     

索膜结构力密度法找形的一种离散方法

运用力密度法对索膜结构找形的关键问题是结构的离散．本文将一种离散方法运用于索膜结构的力密度找形分析，取得了很好的效果．计算结果与理论值及用非线性有限元方法所得结果进行了比较，证明该方法在保持力密度法收敛速度快的同时，精度也足够高．