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基于向量式有限元的索杆张力结构施工成形分析
  • ISSN号:1000-131X
  • 期刊名称:《土木工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU351[建筑科学—结构工程]
  • 作者机构:[1]浙江大学,浙江杭州310058
  • 相关基金:国家自然科学基金(50778159)、浙江省重点科技创新团队项目(2010R50034)
中文摘要:

索杆张力结构的施工张拉过程同时存在刚体位移和弹性变形,可归结为结构和机构耦合的复杂力学问题。将向量式有限元基本理论引入索杆结构的施工成形分析,推导了索杆单元的向量式有限元基本公式,给出力控制和位移控制的求解方程,可在给定外力或位移增量的条件下对结构进行求解。对索杆结构施工成形的正分析法和反分析法进行阐述,提出向量式有限元中实现正分析和反分析的方法,编制了相应的程序并进行算例验证。对索杆张力结构的大型实际工程——深圳宝安体育场车辐式屋盖结构进行了施工成形分析,模拟跟踪其从无应力零状态到最终张拉成形的全过程,得到各施工阶段的构件内力和空间位置等施工状态参数。研究表明向量式有限元在索杆张力结构施工成形分析中具有独特的优势。

英文摘要:

Rigid body displacements and elastic deformations coexist in the construction process of cable-strut tensile structures, leading to a complicated mechanics problem coupling of structures with mechanisms. In this study, the basic theory of vector form intrinsic finite element ( VFIFE ) is introduced to the construction analysis of cable-strut tensile structures. The basic formulas for the cable element and truss element are derived, and the equations both in the force control and in the displacement control are given for the structural analysis corresponding to the given displacement increment and the force increment, respectively, The direct analysis and inverse analysis methods for the construction of cable-strut structures are described, and then the direct analysis method and the inverse analysis method in VFIFE are presented, and next the coded computer program is verified by numerical examples. The tensioning analysis of a large- scale cable-strut tensile structure - spoke-type roof structure of Shenzhen Baoan Stadium is carried out by using the proposed method, and the whole construction process from the zero state to the final state is simulated for the state parameters during construction such as internal forces of members and their spatial locations. Results indicate that the VFIFE method has the particular advantages in the construction analysis of cable-strut tensile structures.

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期刊信息
  • 《土木工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:这么住房和城乡建设部
  • 主办单位:中国土木工程学会
  • 主编:袁驷
  • 地址:北京三里河路9号建设部内
  • 邮编:100835
  • 邮箱:tumuxuebao@263.net
  • 电话:010-58934211 58933912
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-131X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2120/TU
  • 邮发代号:2-582
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40506