浙江張拉膜結(jié)構(gòu)包括索穹頂結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計的第一步必須是初始形態(tài)設(shè)計。所謂的“形”就是幾何意義上的形狀，所謂的“態(tài)”就是結(jié)構(gòu)的預(yù)拉力分布狀態(tài)。一種“形”對應(yīng)一種“態(tài)”；反之亦然，一種“態(tài)”必然有一種“形”與它對應(yīng)。張拉結(jié)構(gòu)一個顯著的特點即結(jié)構(gòu)材料本身不具有剛度，由這些材料組成的體系還只是機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)對其施加了預(yù)拉力，它才具有了抵抗外荷載的結(jié)構(gòu)剛度。但不是任意給定一種預(yù)拉力分布都能保證該構(gòu)造體系成為結(jié)構(gòu)，只有在預(yù)拉力達(dá)到平衡時才是穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)。索穹頂要在抵抗外荷載前稱其為結(jié)構(gòu)，就必須對它施加初始預(yù)拉力，并尋求它在拉力平衡時的形狀，這就是本文所說的“形”和“態(tài)”。當(dāng)然，這是一個動態(tài)循環(huán)跟蹤過程[3]。
定義一下結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的名稱，分別為內(nèi)環(huán)、外環(huán)、脊索1~3、環(huán)索1~3、斜索1~3、撐桿1~3，如圖2所示。邊界條件是確定的，即外環(huán)直徑33.4米、內(nèi)環(huán)直徑9米。而穹頂?shù)氖父摺⒚扛鞯念A(yù)拉力是未知的。初始形態(tài)設(shè)計就是要尋求滿足邊界條件、在合理的預(yù)拉力分布下，結(jié)構(gòu)的外形包括矢高。所謂合理的預(yù)拉力，就是預(yù)拉力不能太小也不能太大。太小，剛度不足，在荷載作用下結(jié)構(gòu)變形不能滿足規(guī)范要求；太大，桿件強(qiáng)度又不能滿足規(guī)范要求，無休止的加大截面又會造成用鋼量增加。因此，這是一個假定預(yù)拉力分布、找形、受荷計算、調(diào)整預(yù)拉力分布、再找形、再受荷計算，直至循環(huán)到合理的預(yù)拉力分布及其對應(yīng)的形狀的過程。寧波張拉膜 |
