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膜結(jié)構(gòu)體系荷載效應(yīng)分析的基本原則和技術(shù)細(xì)節(jié)

時(shí)期:2024-07-25 11:48:52 點(diǎn)擊數(shù):2

膜結(jié)構(gòu)體系荷載效應(yīng)分析的基本原則和技術(shù)細(xì)節(jié)。下面我將根據(jù)您的描述進(jìn)一步詳細(xì)解釋:


 荷載效應(yīng)分析


在膜結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)過程中,荷載效應(yīng)分析是非常重要的一步,它用來評估結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的表現(xiàn),以確保其安全性和適用性。這個(gè)過程通常包括以下幾個(gè)步驟:


1. 形狀設(shè)計(jì):首先,通過形狀設(shè)計(jì)(Formfinding)確定膜結(jié)構(gòu)的初始形態(tài)。這個(gè)形態(tài)應(yīng)該是在預(yù)設(shè)的初應(yīng)力狀態(tài)下形成的,并且接近于建筑師預(yù)想的形狀。


2. 初應(yīng)力平衡條件:初始形態(tài)應(yīng)該滿足初應(yīng)力平衡條件,這意味著在沒有外荷載的情況下,膜面在預(yù)張力作用下達(dá)到平衡狀態(tài)。


3. 荷載效應(yīng)分析:一旦確定了初始形態(tài),接下來需要進(jìn)行荷載效應(yīng)分析。該分析考慮膜結(jié)構(gòu)在自重、風(fēng)荷載、活荷載(如雪荷載)等多種荷載作用下的行為。分析還需要考慮這些荷載的不同組合方式,以評估最不利情況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。


 分析技術(shù)


在進(jìn)行荷載效應(yīng)分析時(shí),通常采用以下技術(shù)和方法:


- 大位移幾何非線性分析:膜結(jié)構(gòu)在承受荷載時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的變形,因此在分析過程中需要考慮大位移的幾何非線性效應(yīng)。這意味著分析中需要使用更新后的拉格朗日(Updated Lagrangian, U.L.)格式有限元分析方法,其中參考位形(即計(jì)算的基礎(chǔ)形狀)會(huì)隨著分析過程的變化而變化。


- 共同作用分析:膜結(jié)構(gòu)體系是由不同的構(gòu)件(如膜、索、桿、梁等)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。因此,在分析過程中需要考慮這些不同組件之間的相互作用,以準(zhǔn)確預(yù)測整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)。


 分析步驟


1. 建立模型:首先,根據(jù)形狀設(shè)計(jì)的結(jié)果建立一個(gè)包含所有組件的三維模型。


2. 定義材料屬性:為模型中的每個(gè)組件指定相應(yīng)的材料屬性,包括彈性模量、泊松比等。


3. 加載條件:定義荷載條件,包括自重、風(fēng)荷載、雪荷載等,并考慮不同的荷載組合。


4. 非線性分析:使用U.L.格式有限元方法進(jìn)行非線性分析,求解結(jié)構(gòu)在不同荷載下的變形和內(nèi)力。


5. 結(jié)果評估:最后,根據(jù)分析結(jié)果評估結(jié)構(gòu)的安全性,包括檢查是否滿足強(qiáng)度和撓度等要求。


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