星型张拉整体结构构型和刚度分析
发布时间：2021-01-15 09:00
本文构建出一种端面索呈“星”型的张拉整体结构,研究它与传统的张拉整体结构相比具有的优点,并进行了多层结构的拓扑可行性分析。首先,由节点矢量矩阵得到连接矩阵,最后得到杆和索的矢量矩阵,给出了张拉整体结构模型的构造过程。基于展纳原理分析了张拉整体结构的两种展纳方式,并求解了在展纳的过程中参数间的相互关系。根据索内力的等效原则,将串联的水平索等效替成并联形式的水平索,替换后的端面索呈“星”形,通过添加连接“星”型上下端面的中心轴构件,使结构更稳定。然后根据“星”型结构中心构件受力的不同,分成中心索和中心杆两种结构。利用力密度法得到稳定状态下的扭转角并进行验证,得到正确的扭转角。给出结构处于稳定状态下的中心节点高度和中心构件的长度范围,并分析其与结构几何参数的相关性。接着通过改变中心构件的长度,得到不同“星”型结构的刚度变化规律,从而确定刚度最大的结构参数,并与传统结构进行比较。由张拉整体结构的平衡矩阵,得到合适的预应力组合。比较在预应力和结构材料参数不变的情况下,拓扑前后的结构刚度,分析拓扑结构的受力特点。分析了预应力参数对结构几何形状的影响。最后利用Ansys软件分别对中心杆构件、中心索构...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
记录最早的张拉结构
而对于张拉整体体系来说，其指代的是一组不相关的杆构件和一组具索构件组成的在自应力状态下保持空间平衡的体系，其中杆构件只承受压构件只承受拉力作用[5]。文主要以“星”型张拉整体结构构件预紧力调节和施加外载荷作用时结构刚结构单元的拓扑分析为研究对象，对一种新的张拉整体结构稳定构型的具体析。本课题主要是基础性的理论研究分析，为以后张拉整体结构的力学分析分析提出了一种可行的分析方法。 课题研究背景拉整体结构体系最初的身影出现在 20 世纪 20 年代，世界上记录最早的实体921 年莫斯科的展览会上[6]，它是由三根杆构件和七根索构件构造成的一个平，另有一根可变化的索构件控制此结构，使之成为一个可以变化的可展结构示）。然而，此结构并不具有刚度，利用结构中的任意一条索构件的伸缩对型变化，这与之后研究的三根杆九根索的张拉整体结构（图 1.2 所示）类似
哈尔滨工程大学硕士学位论文拉整体结构概念的系统性认识和研究是基于 Buckminster Fuller 的宇，他认为，宇宙中的运动都是按照张拉整体体系的原理思路进行运转有引力相当于一张平衡的应力网[7]，而宇宙中的每个星体之间相互远，它们各自看作是应力网中相互挤压的物体。Buckminster Fuller 在黑[8]，不间断的叙述着张拉整体结构这一概念：自然界中的现象体现了的构型特点——“间断压连续拉”。由于这个概念并没有对物体的材要求，根据这个简单的定义，很多事物都蕴含着张拉整体结构的基本气球或任何一个充气的塑料膜都可以看成是张拉整体结构。这里强调立地位于受拉的物体之中，正如气球中受压的空气包围在受拉的塑料后 Buckminster Fuller 的学生依据这一理论构造出了完整的张拉整体模单元和索构件组成。如图 1.3 所示。后来，有的研究学者将这一模型中（图 1.4 所示），利用结构的叠加原理构造出针塔雕塑 needle tow.5 所示）。这标志着现代张拉整体结构的开始。
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜拉桥斜索内力分析[J]. 王海旭,肖标丁. 低温建筑技术. 2016(08)
[2]张拉整体三棱柱构型和结构稳定性分析[J]. 罗阿妮,王龙昆,刘贺平,王媛媛,李全贺,曹鹏飞. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]三杆张拉整体折展过程动力学分析[J]. 罗阿妮,李旭,李全贺,程建军,刘贺平. 哈尔滨工程大学学报. 2016(07)
[4]圆柱形张拉整体结构质量最小化方法[J]. 罗阿妮,张庆华,刘贺平,王媛媛,王龙昆. 哈尔滨工业大学学报. 2016(01)
[5]含有三维受压构件的张拉结构模型设计[J]. 周一一,杰罗姆·福玛,陈联盟. 世界建筑. 2013(09)
[6]内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶结构体系设计研究[J]. 张国军,葛家琪,王树,张爱林,王文胜,王明珠,许可冉. 建筑结构学报. 2012(04)
[7]索穹顶结构张拉找形与承载全过程仿真分析[J]. 葛家琪,张爱林,刘鑫刚,张国军,叶小兵,王树,刘学春. 建筑结构学报. 2012(04)
[8]索穹顶结构施工技术研究[J]. 王泽强,程书华,尤德清,杨国莉,陈新礼,葛家琪,徐瑞龙. 建筑结构学报. 2012(04)
[9]基于张拉整体结构思想的索桁结构艺术[J]. 李效梅,袁雪峰. 空间结构. 2006(04)
[10]葵花型索穹顶结构的多种施工张拉方法及其试验研究[J]. 郑君华,董石麟,詹伟东. 建筑结构学报. 2006(01)
硕士论文
[1]基于四杆张拉整体结构的机器人研究[D]. 袁李.哈尔滨工程大学 2016
[2]基于线性规划的三棱柱张拉整体单元的优化控制研究[D]. 孙凤先.浙江大学 2016
[3]矩形弦支网壳结构的静力性能分析[D]. 汪世安.西安建筑科技大学 2015
[4]圆环张拉整体结构的构型及分析方法研究[D]. 孔令营.哈尔滨工程大学 2015
[5]张拉整体结构的找形和稳定性分析[D]. 王征.西安电子科技大学 2012
[6]柔性张拉整体结构振动最优控制及作动器优化配置[D]. 陈超伟.西安电子科技大学 2012
[7]索托桁架结构稳定与抗震性能研究[D]. 李兴坡.北京交通大学 2011
[8]单元拼装式自平衡预应力空间结构体系工作机理的研究[D]. 黄祚万.东北林业大学 2010
[9]张拉整体结构几何拓扑研究及带有中国传统艺术元素的结构设计与分析[D]. 韩超.大连理工大学 2007
[10]张拉整体结构找形软件开发[D]. 付朋辉.大连理工大学 2006
本文编号：2978623
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
记录最早的张拉结构
而对于张拉整体体系来说，其指代的是一组不相关的杆构件和一组具索构件组成的在自应力状态下保持空间平衡的体系，其中杆构件只承受压构件只承受拉力作用[5]。文主要以“星”型张拉整体结构构件预紧力调节和施加外载荷作用时结构刚结构单元的拓扑分析为研究对象，对一种新的张拉整体结构稳定构型的具体析。本课题主要是基础性的理论研究分析，为以后张拉整体结构的力学分析分析提出了一种可行的分析方法。 课题研究背景拉整体结构体系最初的身影出现在 20 世纪 20 年代，世界上记录最早的实体921 年莫斯科的展览会上[6]，它是由三根杆构件和七根索构件构造成的一个平，另有一根可变化的索构件控制此结构，使之成为一个可以变化的可展结构示）。然而，此结构并不具有刚度，利用结构中的任意一条索构件的伸缩对型变化，这与之后研究的三根杆九根索的张拉整体结构（图 1.2 所示）类似
哈尔滨工程大学硕士学位论文拉整体结构概念的系统性认识和研究是基于 Buckminster Fuller 的宇，他认为，宇宙中的运动都是按照张拉整体体系的原理思路进行运转有引力相当于一张平衡的应力网[7]，而宇宙中的每个星体之间相互远，它们各自看作是应力网中相互挤压的物体。Buckminster Fuller 在黑[8]，不间断的叙述着张拉整体结构这一概念：自然界中的现象体现了的构型特点——“间断压连续拉”。由于这个概念并没有对物体的材要求，根据这个简单的定义，很多事物都蕴含着张拉整体结构的基本气球或任何一个充气的塑料膜都可以看成是张拉整体结构。这里强调立地位于受拉的物体之中，正如气球中受压的空气包围在受拉的塑料后 Buckminster Fuller 的学生依据这一理论构造出了完整的张拉整体模单元和索构件组成。如图 1.3 所示。后来，有的研究学者将这一模型中（图 1.4 所示），利用结构的叠加原理构造出针塔雕塑 needle tow.5 所示）。这标志着现代张拉整体结构的开始。
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜拉桥斜索内力分析[J]. 王海旭,肖标丁. 低温建筑技术. 2016(08)
[2]张拉整体三棱柱构型和结构稳定性分析[J]. 罗阿妮,王龙昆,刘贺平,王媛媛,李全贺,曹鹏飞. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]三杆张拉整体折展过程动力学分析[J]. 罗阿妮,李旭,李全贺,程建军,刘贺平. 哈尔滨工程大学学报. 2016(07)
[4]圆柱形张拉整体结构质量最小化方法[J]. 罗阿妮,张庆华,刘贺平,王媛媛,王龙昆. 哈尔滨工业大学学报. 2016(01)
[5]含有三维受压构件的张拉结构模型设计[J]. 周一一,杰罗姆·福玛,陈联盟. 世界建筑. 2013(09)
[6]内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶结构体系设计研究[J]. 张国军,葛家琪,王树,张爱林,王文胜,王明珠,许可冉. 建筑结构学报. 2012(04)
[7]索穹顶结构张拉找形与承载全过程仿真分析[J]. 葛家琪,张爱林,刘鑫刚,张国军,叶小兵,王树,刘学春. 建筑结构学报. 2012(04)
[8]索穹顶结构施工技术研究[J]. 王泽强,程书华,尤德清,杨国莉,陈新礼,葛家琪,徐瑞龙. 建筑结构学报. 2012(04)
[9]基于张拉整体结构思想的索桁结构艺术[J]. 李效梅,袁雪峰. 空间结构. 2006(04)
[10]葵花型索穹顶结构的多种施工张拉方法及其试验研究[J]. 郑君华,董石麟,詹伟东. 建筑结构学报. 2006(01)
硕士论文
[1]基于四杆张拉整体结构的机器人研究[D]. 袁李.哈尔滨工程大学 2016
[2]基于线性规划的三棱柱张拉整体单元的优化控制研究[D]. 孙凤先.浙江大学 2016
[3]矩形弦支网壳结构的静力性能分析[D]. 汪世安.西安建筑科技大学 2015
[4]圆环张拉整体结构的构型及分析方法研究[D]. 孔令营.哈尔滨工程大学 2015
[5]张拉整体结构的找形和稳定性分析[D]. 王征.西安电子科技大学 2012
[6]柔性张拉整体结构振动最优控制及作动器优化配置[D]. 陈超伟.西安电子科技大学 2012
[7]索托桁架结构稳定与抗震性能研究[D]. 李兴坡.北京交通大学 2011
[8]单元拼装式自平衡预应力空间结构体系工作机理的研究[D]. 黄祚万.东北林业大学 2010
[9]张拉整体结构几何拓扑研究及带有中国传统艺术元素的结构设计与分析[D]. 韩超.大连理工大学 2007
[10]张拉整体结构找形软件开发[D]. 付朋辉.大连理工大学 2006
本文编号：2978623
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