正交異性建筑膜結(jié)構(gòu)在均布荷載作用下的幾何非線性變形分析.pdf

1、建筑張拉薄膜結(jié)構(gòu)是一種正在快速發(fā)展當(dāng)中的新穎結(jié)構(gòu)體系，其輕盈美觀的造型以及空間的跨越能力等優(yōu)點(diǎn)使其越來(lái)越多的應(yīng)用到各類(lèi)建筑當(dāng)中。由于建筑膜材的材料特性決定了張拉膜結(jié)構(gòu)體系的柔性特點(diǎn)，其剛度和承載能力必須依靠初始預(yù)張力和初始曲率等條件來(lái)決定。為保證工程質(zhì)量，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，防止結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞以及減少工程事故等，研究這類(lèi)結(jié)構(gòu)形式的受荷變形、松弛徐變、褶皺等力學(xué)性能，可以讓設(shè)計(jì)人員對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)有更多深入了解，以能夠使在設(shè)計(jì)時(shí)考慮這些特性。由此可

2、見(jiàn)，分析研究上述建筑膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，已成為發(fā)展建筑張拉膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。盡管已有學(xué)者從數(shù)值模擬或試驗(yàn)等方面對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)體系的各方面性能進(jìn)行了研究，但理論分析依然較少，如何應(yīng)用基本理論去分析建筑膜結(jié)構(gòu)工程的特性，是研究建筑膜結(jié)構(gòu)體系的一個(gè)重要課題。
　　 本文研究分析了兩種常見(jiàn)基本形式即平面形式和雙曲拋物面形式的正交異性建筑張拉膜結(jié)構(gòu)在均布荷載作用下的變形響應(yīng)問(wèn)題。分析過(guò)程當(dāng)中考慮結(jié)構(gòu)變形的強(qiáng)非線性和膜材的正交異性特性，主要采

3、用薄膜大撓度理論建立結(jié)構(gòu)在荷載作用下的非線性變形微分方程及變形協(xié)調(diào)方程，同時(shí)利用攝動(dòng)法和伽遼金數(shù)值求解法求解微分方程組，分別得到了兩種結(jié)構(gòu)形式的膜面變形最大值與各影響因素之間關(guān)系的表達(dá)式，并分析了影響膜面變形的初始預(yù)張力、初始曲率、跨度、兩向模量等主要影響因素。文中使用的均布荷載，即是常見(jiàn)雪荷載的一種理想簡(jiǎn)化形式，由于本文的主要研究對(duì)象是建筑膜結(jié)構(gòu)的受荷變形，故對(duì)雪荷載的隨機(jī)分布沒(méi)有做特定分析。
　　 最后，通過(guò)算列并結(jié)合常用膜