肋环型索穹顶初始预应力分布的快速计算法

肋环型索穹顶是美国工程师Geiger根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构,并最早应用在汉城奥运会的体操馆和击剑馆.考虑到该结构是一种轴对称结构,本文提出了确定初始预应力分布的快速计算法.该法从平面径向桁架节点平衡关系入手,推导了不设和设有内拉环的肋环型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式.对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表.通过本文提供的分析方法、计算公式和内力计算用表,可方便快速的确定肋环型索穹顶结构的初始预应力分布,为该类结构的进一步设计和力学性能分析提供基础.

张力结构的非线性有限元分析

张力结构中的索结构分析通常采用非线性二节点直线或二次曲线单元，但是在大跨度索结构，尤其是索穹顶结构的分析中，常用的单元已不能满足精度的要求。本文提出了考虑自重作用下有初始垂度的五结点非线性空间曲线元模型，放弃了一些特殊的假定，考虑了应变表达式中高阶量的影响，推导出了适合于弹性大位移几何非线性分析的Ｌａｇｒａｎｇｅ方程及其切线刚度矩阵，编制了相应的计算程序。若干数值例题验证了本文理论的正确性，数值解具有极高的精度。本文提出的模型可适合于任意索结构的分析。