张力结构体系设计的关键问题(1)
张力结构简述
张力结构简述一、引言在建筑和工程领域中，张力结构是一种以张力为主要力学特征的结构形式。
通过合理的材料选择和结构设计，张力结构可以同时实现美观与安全的结合，广泛应用于建筑物、桥梁、体育场馆、展馆等各个领域。
本文将对张力结构的概念、特点、应用以及设计原则进行简要介绍和探讨。
二、概念与特点2.1 概念张力结构是指通过适当的预应力作用，在构件上形成主张力，并以此来实现受力分配和结构稳定的一种结构形式。
相比于传统的受力方式，张力结构以张力为主要力学特征，通过表面或内部的张力分担荷载，并将结构的自重传递到支撑点，从而实现结构的受力平衡。
2.2 特点张力结构具有以下几个主要特点：1.轻质化：张力结构采用轻质材料，如高强度钢缆、薄膜、钢管等，具有较低的自重，可以减小地基荷载，降低结构的工程成本。
2.空间自由度高：张力结构可以根据设计需求，以任意形状进行构造，能够创造出丰富多样的建筑空间。
3.美学性能突出：张力结构的轻盈、透明、优雅的外形，赋予了建筑物独特的美学价值，成为一种艺术形式与工程技术的完美结合。
4.施工周期短：张力结构的构件较轻便，易于加工和运输，同时施工中的组装和安装也相对简单，有助于缩短建设周期。
三、应用领域3.1 建筑物张力结构在建筑物领域得到广泛应用，如体育馆、会展中心、剧院等。
其中，以薄膜结构最为常见，能够创造出大跨度、无柱的室内空间，实现良好的视线和声学效果。
3.2 桥梁张力结构在桥梁设计中发挥重要作用，如斜拉桥、悬索桥等。
通过张拉的钢索或钢缆分担荷载，使桥梁具有较大的跨度和承载能力，并且形成独特的景观效果。
3.3 体育场馆张力结构在体育场馆的设计中广泛应用，如篮球馆、足球场馆等。
张力结构的轻盈和柔韧性能能够满足大空间、无柱的要求，并提供良好的视线和声学效果，为观众提供更好的观赛体验。
3.4 其他领域除了上述应用领域外，张力结构还可应用于展馆、车站、临时搭建结构等场所。
通过合理的设计和构造，张力结构能够快速搭建和拆除，满足各种特殊场合的需求。
张拉整体结构 索杆张力结构 教学PPT课件
2、张拉整体结构的发展简史：
(1)1921年在莫斯科举行的一个展览会上，拉脱维 亚雕塑家Loganson展示了它在1920年完成的一 个平衡结构：由三根杆和七根索组成，并由第八 根非应力索控制，整个结构是可动的。该模型是 张拉整体体系的“雏形”，还不具有刚度，但这 个平衡结构与早期的三根杆和九根索组成的张拉 整体单元已经很接近了。
(3)张拉整体结构的最大力学特点，就是“张力集 成”，体系中的大部分单元处于连续的张拉状态， 而零星的受压单元就像“张力海洋中的孤岛”， 反映了大自然的连续拉、间断压的客观规律。
(4)张拉整体结构的刚度由受拉和受压单元之间的 平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎 没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形 和结构的刚度起着决定性作用。
5、结构的非保守性：所谓非保守性是指结构系统 从初始状态开始加载后结构体系的刚度也随之改 变。但即使卸去外荷载，使荷载恢复到原来的水 平，结构体系也并不能完全恢复到原来的状态和 位置。结构体系的刚度变化是不可逆的，也意味 着结构的形态是不可逆的。
a)正四面体
b)正八面体
c)正六面体
复合型张拉整体单元
复合型张拉整体单元也具有对偶性。
3、张拉整体结构形态： 张拉整体单元通过各种组合形成张拉整体结构，但张拉 整体结构却不具备张拉整体单元的一些优秀特性。 Fuller提出了张拉整体体系的具体模型：是多面单层张 拉整体多面体（具有一层索），受限于压杆的拥挤。
第四篇 索杆张力结构
第三章 张拉整体结构
第一节 概述
1、Fuller关于张拉整体结构的思想 (1)“张拉整体”来源于“张拉”和“整体”的缩 合。富勒认为宇宙的运行是按照张拉整体的原理 进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各 个星球是这个网中的一个个孤立点。
张力系统的原理及应用
张力系统的原理及应用1. 引言张力系统是一种通过施加拉力或压力来保持物体的平衡或稳定的系统。
在各个行业中，张力系统被广泛应用于维持物体形状、控制运动和传输力量等关键任务中。
本文将介绍张力系统的基本原理和常见应用领域。
2. 张力系统的原理张力系统的工作原理基于平衡力的原理。
当物体受到外部力或负荷作用时，张力系统通过调节拉力或压力来实现平衡。
以下是张力系统的基本原理：2.1 张力的定义张力是指绳线或其他类似结构中作用于某一截面上的拉力。
根据牛顿第三定律，张力在相反方向同时作用于相邻的两个截面上，使得整个结构保持平衡。
2.2 张力系统的要素张力系统包括以下要素： - 张力元件：通常是绳、链或带状物等。
- 支撑点：用于支撑、固定张力元件的点。
- 外部力：通过张力元件传输给物体的力。
- 物体负荷：施加在物体上的外力。
2.3 平衡条件张力系统的平衡取决于以下条件： - 任何两个支撑点之间的张力力量相等。
-外部力和物体负荷的合力为零。
- 张力元件维持恒定的长度。
2.4 张力系统的调节当外部力或物体负荷发生变化时，张力系统会通过自身的调节机制来保持平衡。
该调节机制可以通过改变张力元件的长度或调整支撑点的位置来实现。
3. 张力系统的应用张力系统在许多领域中发挥着重要作用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 材料加工张力系统在材料加工中起到了关键作用。
例如在纺织业中，张力系统通过维持纱线的张力来保持纱线的平稳传输和控制织物的质量。
类似地，在印刷业中也广泛使用张力系统来保持纸张和印刷带的稳定性。
3.2 运动控制张力系统在运动控制中也有广泛应用。
例如，在旗帜或帆布悬挂中，张力系统通过调整绳索的张力来控制旗帜或帆布的展开和收束。
此外，在工业自动化领域，张力系统在输送带和绳索传动系统中也起到了重要作用。
3.3 航空航天在航空和航天领域，张力系统被广泛用于控制和平衡飞行器的运动。
例如，在卫星部署和空中加油中，张力系统被用来控制绳索和油管的张力，确保操作的安全性和稳定性。
建筑结构设计与施工手册
建筑结构设计与施工手册第1章建筑结构设计基础 (3)1.1 结构设计原则与要求 (3)1.2 荷载与作用力分析 (4)1.3 结构材料选择与功能 (4)第2章结构体系与布置 (5)2.1 结构体系分类与特点 (5)2.1.1 按材料分类 (5)2.1.2 按受力特点分类 (5)2.1.3 按结构形式分类 (5)2.2 结构布置原则与方法 (5)2.2.1 布置原则 (6)2.2.2 布置方法 (6)2.3 结构抗侧力体系设计 (6)2.3.1 抗侧力体系分类 (6)2.3.2 抗侧力体系设计原则 (6)2.3.3 抗侧力体系设计方法 (6)第3章钢筋混凝土结构设计 (7)3.1 钢筋混凝土基本原理 (7)3.1.1 混凝土的材料性质 (7)3.1.2 钢筋的材料性质 (7)3.1.3 钢筋混凝土结构的基本概念 (7)3.2 钢筋混凝土构件设计 (7)3.2.1 混凝土构件设计 (7)3.2.2 钢筋混凝土构件连接设计 (7)3.2.3 钢筋混凝土构件的抗震设计 (7)3.3 预应力混凝土结构设计 (7)3.3.1 预应力混凝土基本原理 (7)3.3.2 预应力混凝土构件设计 (7)3.3.3 预应力混凝土结构的施工与验收 (7)第4章钢结构设计 (8)4.1 钢结构材料与连接 (8)4.1.1 钢材种类及特性 (8)4.1.2 钢材选用原则 (8)4.1.3 钢结构连接方式 (8)4.2 钢结构构件设计 (8)4.2.1 钢柱设计 (8)4.2.2 钢梁设计 (8)4.2.3 钢桁架设计 (8)4.2.4 钢框架设计 (8)4.3 钢结构稳定性与抗震设计 (8)4.3.1 钢结构稳定性设计 (9)4.3.3 钢结构抗震设计方法 (9)4.3.4 钢结构抗震构造措施 (9)第5章砌体结构设计 (9)5.1 砌体材料与力学功能 (9)5.1.1 砌体材料 (9)5.1.2 砌体力学功能 (9)5.2 砌体构件设计 (9)5.2.1 砌体墙设计 (10)5.2.2 砌体柱设计 (10)5.2.3 砌体梁、板设计 (10)5.3 砌体结构抗震设计 (10)5.3.1 抗震设防目标 (10)5.3.2 抗震设计原则 (10)5.3.3 抗震构造措施 (11)第6章地基与基础设计 (11)6.1 地基土的工程性质 (11)6.1.1 地基土的物理性质 (11)6.1.2 地基土的力学性质 (11)6.1.3 地基土的工程分类 (11)6.2 基础类型与设计方法 (11)6.2.1 基础类型 (11)6.2.2 基础设计方法 (11)6.3 地基处理与加固技术 (12)6.3.1 地基处理方法 (12)6.3.2 地基加固技术 (12)第7章建筑施工技术 (12)7.1 施工组织与管理 (12)7.1.1 施工组织设计 (12)7.1.2 施工项目管理 (12)7.1.3 施工现场管理 (12)7.2 土方与地基施工 (12)7.2.1 土方工程 (12)7.2.2 地基处理 (12)7.2.3 地基基础施工 (13)7.3 钢筋混凝土施工技术 (13)7.3.1 钢筋工程 (13)7.3.2 模板工程 (13)7.3.3 混凝土工程 (13)7.3.4 钢结构工程 (13)第8章钢结构施工技术 (13)8.1 钢结构制作与加工 (13)8.1.1 钢材选用 (13)8.1.2 钢结构加工 (13)8.2 钢结构安装与连接 (14)8.2.1 钢结构安装 (14)8.2.2 钢结构连接 (14)8.3 钢结构涂装与防火 (14)8.3.1 钢结构涂装 (14)8.3.2 钢结构防火 (15)第9章建筑装饰与保温 (15)9.1 建筑装饰材料与设计 (15)9.1.1 装饰材料分类及特性 (15)9.1.2 装饰设计原则与方法 (15)9.1.3 常见装饰设计风格及特点 (15)9.2 建筑外保温技术 (15)9.2.1 外保温系统概述 (15)9.2.2 保温材料的选择与功能要求 (15)9.2.3 外保温施工技术 (15)9.3 建筑防水与防潮 (16)9.3.1 建筑防水概述 (16)9.3.2 防水材料的选择与应用 (16)9.3.3 建筑防水施工技术 (16)9.3.4 建筑防潮措施 (16)第10章建筑结构施工质量验收与维护 (16)10.1 施工质量验收标准与程序 (16)10.1.1 施工质量验收标准 (16)10.1.2 施工质量验收程序 (16)10.2 建筑结构维护与加固 (17)10.2.1 建筑结构维护 (17)10.2.2 建筑结构加固 (17)10.3 结构健康监测与安全评估 (17)10.3.1 结构健康监测 (17)10.3.2 结构安全评估 (17)第1章建筑结构设计基础1.1 结构设计原则与要求建筑结构设计应遵循以下原则与要求：（1）保证结构安全：在设计过程中，应保证结构在正常使用和规定的设计使用年限内，能承受各种荷载及作用力，不发生破坏。
张力结构体系设计的关键问题
张力结构体系设计的关键问题提纲：一、张力结构的定义及其特点二、张力结构设计中的关键问题三、张力结构设计的过程及其注意事项四、张力结构的施工技术及其质量保证五、张力结构设计的案例分析与总结一、张力结构的定义及其特点张力结构是一种通过内置张力力学原理，利用杆件、索杆等构件将结构物的荷载集中到整个结构的支撑点上的结构形式。
张力结构的特点是高效节能、美观大方、施工快捷等。
由于张力结构具有空间形式的美感和灵活的设计环境，因此在大型场馆和广场、体育场和游泳馆以及桥梁、机场等区域的建筑中得到了广泛的应用。
二、张力结构设计中的关键问题1、安全性问题张力结构的安全性是一个非常重要的问题。
由于该类型的结构具有一个大的跨度和较少的边界支撑，因此对结构的强度、稳定性和可靠性要求比较高。
在设计过程中，需要对位伸缩、变形、疲劳等问题进行精确计算和分析，以确保结构的安全可靠。
2、建筑材料问题张力结构的建筑材料主要有钢材和索杆。
而这些材料的选择必须兼顾力学性能和造价双方面的综合考虑。
例如，在较短的跨度和小型的张力结构中，钢材可能是更加经济实用的选择。
而在大跨度结构中，由于重量的限制，索杆则更加优秀。
3、设计形式问题张力结构的构建形式有圆顶、椭圆顶、多边形等等。
在选择适当的形式时，应充分考虑结构的稳定性和承载能力。
此外，要考虑结构的实际使用情况和美观度等因素。
4、负载组合问题在张力结构的设计中，重要的是要考虑结构承受的负载组合。
包括自重、地震、风荷载、温度荷载等各种因素。
在设计过程中，需要进行配重、减震和调整纵梁和索杆等操作以及使用更高强度和耐候性更好的材料。
5、维护管理问题一个好的张力结构应该有清晰的维修计划和管理体系。
包括定期检查结构的稳定性、维护金属材料等。
需要提前谋划好年度预算，及时保养更换逐渐老化的材料，并保持整个工程的可维护性。
三、张力结构设计的过程及其注意事项张力结构设计的步骤如下：1、确定结构形式在结构形式的选择中，应以最小化建筑物基础，同时减少建筑结构所占用的空间为目标。
张力结构的型式及发展
张力结构的型式及发展徐宗美，张华，陈礼和南京河海大学土木工程学院 ( 210098)E-mail：xuzongmei_1999@摘 要：张力结构涉及诸如基础理论研究、应用技术、材料科学、建筑设计与施工等内容，它的分析、设计与施工反映了一个国家多种先进的科学技术水平。
由于张力结构充分发挥了材料强度，造型优美且具有很高的结构效率，在大跨度空间结构及中小跨度结构中得到了广泛应用。
随着张力结构的不断发展，目前出现了许多新型结构型式。
本文结合大量科技文献，对张力结构进行了分类并阐述了各型式的机理和特点，对其重点研究领域进行了描述，最后对张力结构的发展前景作了展望。
关键词：张力结构；悬索结构；张力集成体系；膜结构1概述张力结构从满足一定拓扑关系的几何构造和外形中，通过预应力过程获取刚度，从而使结构具有满足功能要求的建筑造型和承载能力。
因此张力结构的分析、设计与施工的过程紧紧围绕结构的拓扑、外形及刚度展开。
在当前的工程中，张力结构一般都不是一种简单的型式，而是多种型式的集成，因此各文献对其分类也不尽相同，本文取长补短，对张力结构作出如下分类：悬索结构，张力集成体系和膜结构。
2张力结构的分类2.1悬索结构悬索结构形式多样，布置灵活，自重轻，施工简单。
它以一系列受拉的索作为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构上。
悬索结构仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用，结构中不出现弯矩和剪力效应，可充分利用钢材的强度[1]。
悬索结构按受力特点，一般可分成单层悬索体系、双层悬索体系、索网结构、张弦梁、组合悬索结构及斜拉结构等类型。
2.1.1单层悬索体系单层悬索体系根据索的布置方式分为平行布置方式、辐射布置方式和网状布置方式。
平行布置方式即单向索系结构，它由许多平行单根拉索组成，拉索之间可以设置横向加劲构件，拉索两端悬挂在稳定的支承结构上，也可设置专门的锚索或端部的水平结构来承受悬索的拉力。
桥梁设计中张力结构体系设计的关键问题
桥梁设 计中张力结构体系设计的关键 问题
陈云峰
（ 交隧道 工程局有 限公 司 １ ０ ８ ） 中 ０ ０ ８ ［ 摘 要】 介绍 张拉 膜这 种张 力 结构来 说 明张 力结 构设 计 的关键 问题 ， 结 了其在 荷载 、受 力 、分 析等 方面 有别 于一 般建 筑结 构 的特点 。 总 ［ 关键 词】 力结构 索膜 结构 张拉 膜结构 找 形 张 中图分 类号 ：４ １ Ｕ４ 文献 标识码 ： Ａ 文章编号 ：０９ ９３ （０ ０２— ０ ６０ １０ — １Ｘ２ １） ００ ４— ｔ
这种形式能够充分利用膜材的受力性能形成轻巧美观具有现代感的空间大跨曲面结构并且施工简单快捷成本低在国外已经被广泛应用于商业建筑体育建筑工业建筑户外设施文化娱乐建筑等各种领域目前在我国相应的应用开发工作也已逐渐展开并且无疑存在着巨大的发展前景
科 学 论 坛
Ｉ ■
Ｃａｉｅｄｃｌ ｉ ｈ ｅ ｈｏＲｅ ｉＳｎａＴｎｇｅｗ ｎＣｃｎｅｏｙｖ
１张 力结构 设计 的一 般原 则 张 力结构 体系 的分 析设计 应分 为三 个状态 ： 初始 几何态 、预 应力 （ 态 初） 和荷载 （ 态 。虽然 ， 张力 结构体 系 的初 始几 何态分 析时 也需考 虑预应 力， 终） 在 但是 ， 始几何态 的预 应力 分析仅 是为 了张成 曲面几何 外形 ， 初 而预 应力态 时 的 预应 力分 析才 是结 构的 刚度 分析 。应该 说刚度 设 计是 结构 设计 的主要 内容 ， 通过调 整预 应力来 改变 结构刚度 ， 从而 改变结 构 的力 流， 改变 结构性 能 。在 设 计 中增 加截 面 并不是 一种 好 的方法， 改变 形态 、改变 刚度 可 以收到 事半 功倍 的效 果 。荷载 态 的 分 析主 要 是 进 行 强 度校 核 。 在 刚性结构 设计 中， 结构的几 何外 形是 已定的， 结构 的变 形也 不影 响结构 的刚度 特征 。然而 在 张力结 构设 计 中， 求初 始几何 外形 的分 析和 设计 是十 寻 分重要 的 。如 果结构 的几何 外形 设计好 ， 是使 结构处 于病 态， 不 就是使 结构产 生过大 的张 力而 导致下 部结构 或边缘 构件 的设计 产生 困难 。对 于复杂 体形 的 张力 结构， 其几 何外 形的 设计伴 随着 维持 其 曲面张 成所 需 的预 应 力设计 。张 力结构 的初 始几何 外形 设计的难 度和 分析 设计重 要性均 甚于荷 载态 时的分 析 设计 。 在张 力结构 的设计 中， 要保证 能施加 足够 的预应 力， 须有合 适的节 点构 必 造 。张 力结 构的节 点 除 了具 有 一般节 点 的设计 要求 以外， 还有 区别 于传 统结 构节 点的显 著特点 ， 即该类 节点具 有互 索的功 能 。例如 ， 节 点相连 的索单元 与 拉力和 杆单 元压力 使得节 点的 刚度得 到加 强。张力 结构 的节点 刚度是 与体系 的应 力水 平相 适应 的， 这也 是 与传 统 的结构 体系 的 重要 区别 。 ２童囊 结构 的设 计 张拉膜 结构是膜 结构中最 常见 的一 种形式， 即通 过对膜材 内部旌加 一定 的 预张力 ， 使其具 备 了抵 抗外 荷载 能力， 从而 充当结 构材料 的一 种结构 体系 。张 拉膜结 构是通 过给膜 材及加 劲索 施加预 张 力使之 具有 刚度 并承 担外荷 载 的结 构， 又称之 为 索 一膜 结构 。这种 形 式能够 充 分利 用膜 材 的受 力性 能， 形成 轻 巧、美观 、具有现 代感 的空 间大 跨 曲面结构 ， 并且施 工简单 、快捷 ， 本低， 成 在 国外 已经 被广 泛应用 于商业 建筑 、体育 建筑 、工业 建筑 、户外 设施 、文 化娱 乐建筑等 各种领域， 目前在我 国， 相应 的应 用开发 工作也 已逐 渐展开， 并且无 疑 存在 着 巨大 的发 展 前 景 。 ２ １ 索膜结构 的设计 过程 ． 张力 结 构属 于柔 性结 构，因此其 设计 过程 不 同于 一般 传 统的 刚性 结构 。 其设计 一般 可 以分 为 ３个 阶段 ： 形态 分析 ， 载 分析和 裁剪 分析 。 荷 （） 态分析 １形 形态分 析包括结构 初始试形 状 的确 定和结构初 始几何态 的分析， 即找 形分 析的过 程 。其 目的是 确定满 足控 制点边 界条件 和初 始预应 力荷 载平衡 条件 的 膜 结构形 状 ， 以及 与之 相关 的初 始预 应力 分布 。结构 在外 部荷 载作 用下从 初 始状态变形 至工作状态 的 问题 是弹性 和弹塑 性变形 问题 ， 以采用 非线性有 限 可
张力结构体系设计的关键问题的开题报告
张力结构体系设计的关键问题的开题报告一、选题背景张力结构是一种自权重下挂荷载的结构，通过拉力来达到悬挂和支撑的效果。
其广泛应用于建筑、桥梁、体育场馆等领域，成为现代建筑技术的重要组成部分。
张力结构体系设计是实现建筑安全、美观、节能的基础，涉及到力学、材料、结构、建筑美学等多个学科领域。
二、研究目的本研究旨在探讨张力结构体系设计的关键问题，包括但不限于结构形式选择、力学分析、材料性能要求、节点连接方式、预应力调节等方面，为张力结构体系设计提供理论指导和实践应用支撑。
三、研究内容（一）张力结构体系设计原理1. 张力结构体系的定义、分类和基本原理2. 张力结构体系与其他结构体系的比较分析3. 张力结构体系设计的理论基础和方法（二）张力结构体系设计关键问题分析1. 结构形式选择的影响因素和考虑要点2. 基于有限元分析的张力结构体系受力特性分析3. 材料性能要求的确定和材料选用建议4. 节点连接方式的设计优化5. 预应力调节的原理和应用技术（三）案例分析和实践应用1. 国内外张力结构体系典型设计案例介绍和分析2. 张力结构体系设计在建筑领域中的应用案例3. 张力结构体系设计在桥梁、体育场馆等领域中的应用实践四、研究方法本研究采用文献综述法、实验分析法、数值模拟法等多种研究方法，对相关领域的理论研究和最新技术发展进行探究和分析，结合实际案例进行实践验证和评价。
五、预期成果通过本研究，可以系统地掌握张力结构体系设计的重要理论和关键技术，深入了解张力结构体系的设计和应用实践，为其在建筑领域的推广和应用提供理论指导和技术支持。
同时，还可以为张力结构体系的理论研究和技术创新提供有益的参考和启示。
浅谈张拉膜结构设计理论及分析方法
浅谈张拉膜结构设计理论及分析方法摘要：张拉膜结构是一种新型的空间张拉柔性体系。
与传统结构体系相比，张拉膜结构有着自己独特设计理论及分析方法，其设计理论主要包括形态分析、荷载分析和裁剪分析三方面。
本文对张拉膜结构的设计理论和分析方法加以总结。
关键词：张拉膜结构；形态分析；荷载分析；裁剪分析引言张拉膜结构是依靠膜面自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同作用构成的结构体系，其基本组成单元是支撑柱、张拉索和覆盖的膜材。
张拉膜结构通过对索膜施加的预应力，使结构张成具有一定几何外形的空间曲面来承受外力的作用。
由于以上特性，张拉膜结构已成功应用于许多大型建筑物[1，2，3，5]。
1 张拉膜结构的设计内容张拉膜结构设计内容主要包括三方面：形态分析、荷载分析和裁剪分析[1]。
张拉膜结构为柔性结构，在对膜面施加预张力之前，其外形完全不确定，也不能承受任何外荷载。
对膜面施加预张力后，张拉膜结构才具备特定的外形并保持应力平衡状态，成为可以承受外部荷载的结构[4，5]。
张拉膜结构设计的第一个阶段就是形态分析，即寻找一种既能满足建筑造型和功能的要求，又能保持某种自平衡预应力分布状态的结构初始几何形状。
确定张拉膜结构的几何外形后，就进入荷载分析阶段，综合考虑安全性、经济性指标，确定荷载作用的合理取值及相应的组合，根据其受力状态，验算膜结构是否满足极限抗拉强度和实际使用功能的要求。
完成荷载分析之后，再进行张拉膜结构的剪裁分析。
经过形态分析得到的膜结构几何外形通常为三维不可展曲面。
张拉膜结构的空间曲面形状最终是由许多块裁剪过的小块膜材拼接形成的。
裁剪分析就是在考虑预应力的施加分区、薄膜材料的性能、幅宽及单元划分策略的前提下，寻找适合的裁剪线位置及其分布，划分裁剪条元，计算设计二维平面膜材的裁剪下料图[2，5]。
2 形态分析形态分析一般有两种设计方法：找态分析和找形分析。
（1）找态分析：以几何形状作为已知，先由建筑师给出一个初始的几何形状（包括边界线和边界点，以及曲面内几个形状控制曲线或控制点）和约束条件，而后在其上作用节点力。
索杆张力结构基本理论综述
索杆张力结构的基本理论综述夏巨伟(浙江大学空间结构研究中心)摘要：对应索杆张力结构的预张力加工、施工和使用状态，此类结构的分析设计主要落实到零状态、初始态和荷载态三个阶段。
零状态为结构不受预张力作用时的平衡形态，初始态为结构在自重和预张力作用下的平衡状态，而荷载态则为结构在初始态的基础上承受其他外荷载的受力状态。
本文针对这三个状态对索杆张力结构的基本理论进行综述。
关键词：索杆张力结构；初始态分析；荷载态分析；零状态分析；找形；找力；平衡矩阵理论；1.1初始态分析理论从索杆张力结构的设计过程看，结构的初始态分析是整个设计过程的起点，是荷载态和零状态(施工成形态)分析的基本依据。
初始态分析主要以下几个方面内容：(1) 体系的静动特性分析，即考察体系是否为机构和体系是否能维持预应力。
(2) 预应力的可行性分析，即考察体系中维持的预应力是否能够刚化机构。
(3) 初始形态的稳定性，考察体系是否能够维持初始平衡形状。
(4) 找形分析，即确定初始态的几何。
Timosheko和Young[1]指出决定铰接杆系结构静动特性的两个重要参数s(自应力模态数)和m0(机构数或独立机构位移模态数)与其平衡矩阵A的秩r有关。
若确定了平衡矩阵A的秩r，则s和m0可以分别表示为s=b-r(1.1)m=m-r(1.2)式中，m为结构的自由度数，b为结构的杆件数。
文献根据s、m0的取值情况将铰接杆件体系分成了静定(s=0,m0=0)、静定动不定(s=0,m0>0)、超静定(s>0,m0=0)、静不定动不定(s>0,m0>0)四类，通常情况下索杆张力结构属于第四类。
Pellegrino和Calladine将矩阵的奇异值分解(SVD)技术和矩阵空间的解析相结合，给出了一个分析铰接杆系结构静动特性的方法[2]。
该方法不仅能够有效地得到结构的静动特性，还能将许多具有物理意义的结构属性揭示出来。
铰接杆件体系的平衡方程和协调方程可以写作为At p(1.3)=Bd e (1.4)式中，A (m ×b )为结构的平衡矩阵，t (b ×1)为杆件内力向量，p (m ×1)为节点外荷载向量，B (b ×m )为结构的协调矩阵，d (m ×1)为节点位移向量，e (b ×1)为杆件伸缩量向量。
张弦梁结构设计相关要素分析
张弦梁结构设计相关要素分析发表时间：2018-07-16T11:13:30.077Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：郑程[导读] 摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。
聊城大学摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。
关键词：张弦梁；受力机理；影响因素；局部分析The relevant factor analysis of beam-string structureAbstract：In this paper，the structure of the Beam-string is briefly introduced，and the mechanism of stress is briefly described.The influence of vector height ratio and vertical span ratio，upper chord，lower chord，prestress and wind suction is analyzed.Keywords：Beam-string structure，structural mechanism，influencing factors，local force analysis.概述：随着社会经济的进步和发展，公共室内活动空间的需求与日俱增。
这些需求带动了建筑结构体系，特别是大空间结构体系的发展。
张弦梁结构正是在这样一种研究背景下，逐步发展起来的一种优良的空间结构体系。
1.张弦梁结构张弦梁结构主要由柔性索和刚性梁或拱、再加上撑杆组成。
其中刚性梁或拱作为结构的上弦部分，预应力索作为结构下弦部分，锚固在上弦杆两端部，通过施加预应力和撑杆的作用形成张弦梁整体结构。
索杆张力结构设计分析理论方法与工程应用
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索杆张力结构设计分析理论方法与工 程应用
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
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02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
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结构设计
张力
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内容摘要
内容摘要
本书主要介绍了索杆张力结构的设计、分析理论方法以及工程应用。索杆张力结构是一种以索和 杆为主要构件的张力结构，具有轻质、大跨、美观等特点，因此在桥梁、建筑、航空航天等领域 得到广泛应用。 书中首先介绍了索杆张力结构的基本概念、分类、特点以及应用场景，让读者对该结构有一个初 步的了解。接着，针对索杆张力结构的设计和分析理论方法，从材料性能、构件设计、结构稳定 性等方面进行了深入浅出的阐述。 在材料性能方面，书中详细介绍了索和杆的材料种类、性能特点以及测试方法，为设计者提供了 重要的参考依据。在构件设计方面，书中详细介绍了索和杆的力学性能、设计方法和优化策略， 以及如何通过有限元分析等方法进行模拟和优化。在结构稳定性方面，书中从静力平衡和动力响 应两个方面进行了阐述，为保证结构的稳定性提供了重要的理论支持。
精彩摘录
《索杆张力结构设计分析理论方法与工程应用》是一本涵盖了多个领域，包括 建筑、交通、桥梁等，介绍了索杆张力结构的设计、分析、理论方法以及工程 应用。这本书不仅提供了丰富的理论知识，还通过实际案例详细阐述了各种索 杆张力结构的性能和设计方法，对于从事结构工程、建筑设计等领域的工作者 来说是一本非常有价值的参考书。
张拉体结构
张拉体结构张拉体结构是利用张力作用使结构保持稳定的一种结构体系。
相比传统的压力作用结构，张拉体结构更具有灵活性、质量轻、耐久性强等特点。
在建筑、桥梁等领域，张拉体结构已经得到广泛的应用。
本文将为读者介绍张拉体结构的相关参考内容。
1. 张拉体结构的基本概念张拉体结构是指利用张拉力作用控制可挠性构件的变形并使其保持稳定的一种结构体系。
它通过在构件两端施加同样大小的张力来实现构件的支撑和保持。
同时，张拉体结构需要具备良好的刚度和稳定性，以满足设计需求。
2. 张拉体结构的优点张拉体结构具有以下优点：（1）灵活性：张拉体结构可以根据实际需要进行设计，具有很高的灵活性，在满足设计要求的前提下可以有很大的变化。
（2）质量轻：相比传统的钢筋混凝土构造体系，张拉体结构的质量更轻，可以节省材料并减少建筑成本。
（3）耐久性强：张拉体结构的受力状态比较简单，使得它的耐久性比传统结构更强。
（4）施工便利：张拉体结构的施工相对简单，组装速度快，可以显著缩短施工周期，降低施工成本。
3. 张拉体结构的应用张拉体结构在建筑、桥梁、机场、体育场馆等领域都得到了广泛的应用。
（1）建筑：张拉体结构在建筑领域的应用主要体现在建筑物主体结构的支撑和覆盖上。
例如，迪拜的哈利法塔、中国的水立方等现代建筑中都采用了张拉体结构。
（2）桥梁：张拉体结构在桥梁领域的应用主要是为了增加桥梁的稳定性和承重能力。
例如，中国的长江大桥、日本的长良大桥等均采用了张拉体结构。
（3）机场：机场的候机楼、航站楼等建筑物都需要使用张拉体结构进行支撑和覆盖，以确保建筑物的稳定性和安全性。
（4）体育场馆：张拉体结构在体育场馆领域的应用主要是为了支持大型屋顶和建筑物，以确保观众的安全性。
例如，北京的国家体育场、英国的温布尔顿体育场等都采用了张拉体结构。
4. 张拉体结构的设计与施工张拉体结构的设计和施工需要分别进行考虑。
在设计阶段，需要考虑设计的目的、操作和运行的条件、各种要素的影响等因素。
张力结构简述
张力结构简述
张力结构是一种利用张力和压力平衡的结构形式，其主要特点是在结
构中使用绳索、钢索等材料来承受荷载，从而实现结构的稳定和支撑。
张力结构广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域，具有结构轻盈、
美观、耐久等优点。
张力结构的基本原理是利用材料的强度和刚度来承受荷载，同时通过
张力和压力的平衡来保持结构的稳定。
在张力结构中，绳索、钢索等
材料被拉伸成为直线，形成一种张力状态，从而承受荷载。
同时，结
构中的支撑杆、桁架等部件则承受压力，与张力材料形成平衡，保持
结构的稳定。
张力结构的设计需要考虑多种因素，包括荷载、材料强度、结构形式等。
在设计中，需要选择合适的材料和结构形式，以满足结构的稳定性、安全性和美观性等要求。
同时，还需要考虑结构的施工和维护等
方面的问题，确保结构的长期稳定和使用寿命。
张力结构的应用范围非常广泛，包括建筑、桥梁、航空航天等领域。
在建筑领域中，张力结构被广泛应用于体育场馆、展览馆、会议中心
等大型建筑中，具有结构轻盈、空间感强、视觉效果好等特点。
在桥
梁领域中，张力结构被应用于大跨度桥梁的设计中，可以减少桥梁自
重，提高桥梁的承载能力和抗风性能。
在航空航天领域中，张力结构被应用于飞机机翼、卫星天线等部件的设计中，具有重量轻、刚度高等特点。
总之，张力结构是一种重要的结构形式，具有广泛的应用前景和发展空间。
随着科技的不断进步和材料技术的不断发展，张力结构将会在更多的领域中得到应用，为人们创造更加美好的生活和工作环境。
张力稳定支撑结构设计原则
张力稳定支撑结构设计原则引言：张力稳定支撑结构是一种常见的工程结构，应用广泛。
它能够通过张力力学原理，实现支撑物体的稳定。
在设计这种支撑结构时，需要遵守一些原则，以确保其稳定性和可靠性。
本文将深入探讨张力稳定支撑结构设计的原则和要点，旨在为工程师和设计师提供有用的指导。
一、张力稳定支撑结构的基本原理张力稳定支撑结构的核心原理是利用张力力学来实现物体的稳定。
在这种结构中，通过绳索、钢索或其他承力元素来产生张力，使支撑物体保持稳定状态。
张力力学原理涉及到力的平衡和相互作用，需要合理地计算和平衡各种力的作用，以确保结构的稳定性。
二、设计原则1. 张力平衡原则张力稳定支撑结构的设计必须保持张力平衡，即所有承力元素的受力应该平衡。
对于多个张力支撑点的支撑结构而言，每个支撑点的张力大小和方向都需要考虑到整体的稳定性。
在设计过程中，可以通过结构力学的计算和分析，来确定每个支撑点的张力大小和方向，以达到整体稳定的目标。
2. 结构刚度和稳定性的考虑在张力稳定支撑结构的设计中，刚度和稳定性是两个重要的考虑因素。
结构的刚度需要足够强，以抵抗外部荷载和风力的作用。
稳定性则需要考虑结构的整体平衡和抵抗侧向力的能力。
在设计过程中，可以通过添加适当的刚性支撑结构和增加张力元素的数量来提高结构的稳定性和刚度。
3. 承载能力的评估和分配设计者需要准确评估并分配张力稳定支撑结构的承载能力。
这涉及综合考虑支撑元素的材料强度和弯曲刚度等因素，以保持结构的可靠性和安全性。
同时，还应该根据结构的实际使用情况和要求，对不同部位的承载能力进行合理分配，以满足结构整体的需要。
4. 材料选择与检测在张力稳定支撑结构的设计中，材料的选择对结构的稳定性和可靠性有着重要影响。
设计者需要选择具有高强度、高耐久性和良好材料特性的材料，以保证结构的稳定性和寿命。
同时，还需要通过合适的非破坏性检测和质量控制措施，确保材料的质量和可靠性，以保证结构的工程实施效果。
张拉体结构
张拉体结构张拉体结构是一种新型的结构形式，利用张拉杆件对结构体系进行悬挂和张紧，能够有效应对大跨度、大跨度的结构设计，具有较高的经济性和美观性。
下面将通过介绍其原理、特点、设计和施工等方面来对张拉体结构进行详细说明。
一、原理：张拉体结构的主要原理是利用吊装锚固装置固定张拉杆件，通过张拉杆件的受力传递，将结构体系保持在稳定的状态下。
张拉杆件的张力大小由预应力调整装置进行控制，保证结构的稳定性和均衡性。
二、特点：1. 大跨度、大空间：张拉体结构能够应对较大跨度和空间，根据实际需要可以实现任意形态和规模的建筑设计。
2. 轻质化：张拉体结构采用轻质材料，可以减少结构自重，降低建筑物负荷，提高整体结构的强度和稳定性。
3. 强度高：张拉杆件采用高强度材料制成，能够承受较大的张拉力，并能够保持结构稳定。
4. 施工快速：张拉体结构采用预制构件，可以在工厂中进行加工制作，直接进行运输和安装，加快了施工速度。
5. 美观性：张拉体结构可以设计出各种美观的形态和线条，给人一种轻盈、动感的感觉。
三、设计：1. 设计荷载：首先需要确定设计荷载，包括永久荷载、活动荷载和风荷载等，根据不同的建筑类型和功能确定合理的设计荷载。
2. 受力分析：根据设计荷载的大小和作用位置，进行受力分析，确定结构的强度和稳定性。
3. 材料选择：根据受力分析的结果，选择适当的材料，包括张拉杆件、锚固装置和预应力调整装置等。
4. 结构设计：进行结构的整体设计，包括张拉杆件的布置、预应力调整装置的位置和数量等。
5. 结构优化：根据实际需要和经济性要求，进行结构的优化设计，使得结构更加经济、合理。
四、施工：1. 钢结构制作：首先进行钢结构的制作，包括预制构件的加工、焊接和喷漆等工艺。
2. 安装吊装锚固装置：在悬挂位置设置吊装锚固装置，固定钢桁架和张拉杆件。
3. 张拉杆件的张紧：通过预应力调整装置，调整张拉杆件的张力大小，保证结构的稳定性。
4. 完成结构安装：根据设计要求，完成整个结构体系的安装和调整，确保结构的整体性和稳定性。
张力结构在现代建筑中的应用与研究
张力结构在现代建筑中的应用与研究近年来，张力结构在现代建筑中的应用越来越广泛，引起了广泛的研究和关注。
张力结构以其独特的魅力和出色的性能，在建筑设计中发挥了不可忽视的作用。
本文将从张力结构的定义、分类、优点以及在现代建筑中的应用等方面进行探讨和研究。
一、张力结构的定义和分类张力结构是指将线材、钢缆或钢索等材料通过预应力或张拉等方式施加拉力，并使其保持一个稳定的形态的结构。
根据张力结构的形式和结构特点，可以将其分为以下几种类型：悬臂杆、空间索、双曲面、球面网、膜结构等。
二、张力结构的优点张力结构具有一系列显著的优点，使其在现代建筑中得到广泛应用。
首先，张力结构采用材料稳定性好、重量轻的线材或钢缆，减少了建筑物自重，大大降低了材料成本。
其次，张力结构的形态灵活多样，可以创建出既现代又精美的建筑形象。
此外，由于张力结构的自重较轻，可以减小风荷载，提高建筑的抗风性能。
最后，张力结构的施工周期短，极大地缩短了工期，提高了建筑项目的效率。
三、张力结构在现代建筑中的应用张力结构作为一种优秀的建筑设计手段，已经在现代建筑中发挥了重要的角色。
首先，在长跨度建筑中，张力结构可以有效地减小建筑物的自重，提高建筑物的抗震性能。
其次，在景观建筑中，张力结构可以打造出独特的形象，增加了建筑的观赏性，如悬索桥和空中花园等。
此外，在体育场馆、展览中心等大型公共设施中，张力结构可以提供广阔的空间，满足多样化的需求。
在商业和办公空间中，张力结构可以营造出开放、宽敞的环境，提升工作和生活的品质。
四、对张力结构的研究与展望尽管张力结构在现代建筑中应用广泛，但仍存在许多挑战和问题。
例如，随着建筑高度的增加，张力结构的抗风性能和稳定性成为重要的研究方向。
此外，随着新材料、新技术的不断涌现，如复合材料、激光切割等，张力结构的设计和施工也面临许多新的挑战。
因此，对张力结构的研究仍然具有重要的理论和实践意义。
综上所述，张力结构在现代建筑中的应用和研究日益受到重视。
张力结构体系设计的关键问题(一)
张力结构体系设计的关键问题〔一〕摘要：介绍张拉膜这种张力结构来说明张力结构设计的关键问题，总结了其在荷载、受力、分析等方面有别于一般建筑结构的特点。
关键词：张力结构索膜结构张拉膜结构找形一、张力结构设计的一般原那么张力结构体系的分析设计应分为三个状态：初始几何态、预应力〔初〕态和荷载〔终〕态。
虽然，在张力结构体系的初始几何态分析时也需考虑预应力，但是，初始几何态的预应力分析仅是为了张成曲面几何外形，而预应力态时的预应力分析才是结构的刚度分析。
应该说刚度设计是结构设计的主要内容，通过调整预应力来改变结构刚度，从而改变结构的力流，改变结构性能。
在设计中增加截面并不是一种好的方法，改变形态、改变刚度可以收到事半功倍的效果。
荷载态的分析主要是进行强度校核。
在刚性结构设计中，结构的几何外形是已定的，结构的变形也不影响结构的刚度特征。
然而在张力结构设计中，寻求初始几何外形的分析和设计是十分重要的。
如果结构的几何外形设计好，不是使结构处于病态，就是使结构产生过大的张力而导致下部结构或边缘构件的设计产生困难。
对于复杂体形的张力结构，其几何外形的设计伴随着维持其曲面张成所需的预应力设计。
张力结构的初始几何外形设计的难度和分析设计重要性均甚于荷载态时的分析设计。
在张力结构的设计中，要保证能施加足够的预应力，必须有适宜的节点构造。
张力结构的节点除了具有一般节点的设计要求以外，还有区别于传统结构节点的显著特点，即该类节点具有互索的功能。
例如，与节点相连的索单元拉力和杆单元压力使得节点的刚度得到加强。
张力结构的节点刚度是与体系的应力水平相适应的，这也是与传统的结构体系的重要区别。
二、索膜结构的设计张拉膜结构是膜结构中最常见的一种形式,即通过对膜材内部施加一定的预张力,使其具备了抵抗外荷载能力,从而充当结构材料的一种结构体系。
张拉膜结构是通过给膜材及加劲索施加预张力使之具有刚度并承当外荷载的结构，又称之为索－膜结构。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能,形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构,并且施工简单、快捷,本钱低,在国外已经被广泛应用于商业建筑、体育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域,目前在我国, 相应的应用开发工作也已逐渐展开,并且无疑存在着巨大的开展前景。
张力结构—讲义color
拱与悬索
¾ 纯张力曲面
Pure tension form …
¾ 壳体结构的物理找形：
Physical form finding for shell structures
¾ 纯压力曲面
Pure compression form …
¾ 工程实例
Shells that result
1）索和膜是结构的主要受力构件；
索（cable）－高强钢丝缆索、碳纤维索、劲性索 膜（membrane）－玻璃纤维、聚酯纤维、ETFE
2）结构建造过程中需要引入初始预张力；
张力是维持结构形状稳定的基本要素，一旦构件 受压就会退出工作。
3）结构自重很轻，因而可以跨越很大跨度。
索膜结构的重量仅为普通钢结构的1/3~1/5，钢筋 混凝土结构的1/8 ~1/10。
体操馆，D=120m
击剑馆，D=93m
• 1988年第24届汉城奥运会主赛馆； • 是世界上首次在大型场馆中采用索穹顶体系。
汉城奥运会体操馆和击剑馆
Olympic Gymnastics Arena & Fencing Arena, Seoul, 1986
佐治亚穹顶
Georgia Dome, Atlanta, Georgia, 1992
Nomad shelters in Iran
¾ 日常生活中的张力结构
Tension Structures in daily life
An old Chinese drawing
5
¾ 张力结构应用的历史较短，但发展迅速
Development of LTS
第一个现代悬索屋盖结构
美国 Raleigh体育馆 鞍形索网，92×97m 1953年
主动张力结构-概述说明以及解释
主动张力结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述主动张力结构是一种新型的结构体系，其使用张力元件主动增加或减少结构的张力，以实现静力平衡和空间形态的控制。
这种结构体系不仅能够有效地支撑和抵抗外部荷载，还能够为建筑物或桥梁带来更加灵活、高效的设计和构造方式。
传统的建筑结构多采用钢筋混凝土、钢结构等材料进行搭建，其受力方式主要依靠结构本身的抗弯承载能力。
而主动张力结构则利用张力元件的作用，使整个结构在受力过程中能够主动调整内部的张力分布，从而实现对结构形态和应力状态的精确控制。
主动张力结构的引入将带来建筑设计领域的革命性变革。
首先，由于其采用了主动调整的张力元件，能够在结构受力过程中实现载荷的优化分配，从而提高整个结构的承载能力。
其次，主动张力结构在形态设计上具有更大的自由度，可以创造出更加独特、动感的建筑形态，满足人们对于美感的追求。
同时，主动张力结构还具有较低的材料消耗和施工成本。
相比传统的结构体系，主动张力结构更加轻盈，所需材料量相对较少。
此外，主动张力结构的构建过程中也不需要大量的焊接和铆接工序，使得施工更加简便快捷。
总之，主动张力结构作为一种创新的结构体系，具有广阔的应用前景和发展潜力。
在未来，我们可以期待看到更多别具一格、富有创意的主动张力结构作品的涌现，并且这些结构将在建筑领域中发挥越来越重要的作用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述和分析主动张力结构的相关内容：第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的等。
第二部分是正文，主要包括两个方面的内容：什么是主动张力结构和主动张力结构的原理。
在部分2.1中，将详细介绍主动张力结构的定义和特点。
主动张力结构是一种采用张拉力将结构物稳定和支撑的构造体系。
通过引入主动张力元件，如主动拉索或主动拉杆，结构物能够在外力作用下实现自我调节和自我平衡，从而具备更高的稳定性和适应性。
该部分将深入探讨主动张力结构的原理、特点和应用领域。
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张力结构体系设计的关键问题(1) 摘要：介绍张拉膜这种张力结构来说明张力结构设计的关键问题，总结了其在荷载、受力、分析等方面有别于一般建筑结构的特点。
关键词：张力结构索膜结构张拉膜结构找形
一、张力结构设计的一般原则
张力结构体系的分析设计应分为三个状态：初始几何态、预应力（初）态和荷载（终）态。
虽然，在张力结构体系的初始几何态分析时也需考虑预应力，但是，初始几何态的预应力分析仅是为了张成曲面几何外形，而预应力态时的预应力分析才是结构的刚度分析。
应该说刚度设计是结构设计的主要内容，通过调整预应力来改变结构刚度，从而改变结构的力流，改变结构性能。
在设计中增加截面并不是一种好的方法，改变形态、改变刚度可以收到事半功倍的效果。
荷载态的分析主要是进行强度校核。
在刚性结构设计中，结构的几何外形是已定的，结构的变形也不影响结构的刚度特征。
然而在张力结构设计中，寻求初始几何外形的分析和设计是十分重要的。
如果结构的几何外形设计好，不是使结构处于病态，就是使结构产生过大的张
力而导致下部结构或边缘构件的设计产生困难。
对于复杂体形的张力结构，其几何外形的设计伴随着维持其曲面张成所需的预应力设计。
张力结构的初始几何外形设计的难度和分析设计重要性均甚于荷载态时的分析设计。
在张力结构的设计中，要保证能施加足够的预应力，必须有合适的节点构造。
张力结构的节点除了具有一般节点的设计要求以外，还有区别于传统结构节点的显著特点，即该类节点具有互索的功能。
例如，与节点相连的索单元拉力和杆单元压力使得节点的刚度得到加强。
张力结构的节点刚度是与体系的应力水平相适应的，这也是与传统的结构体系的重要区别。
二、索膜结构的设计
张拉膜结构是膜结构中最常见的一种形式,即通过对膜材内部施加一定的预张力,使其具备了抵抗外荷载能力,从而充当结构材料的一种结构体系。
张拉膜结构是通过给膜材及加劲索施加预张力使之具有刚度并承担外荷载的结构，又称之为索－膜结构。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能,形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构,并且施工简单、快捷,成本低,在国外已经被广泛应用于商业建筑、体
育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域,目前在我国,相应的应用开发工作也已逐渐展开,并且无疑存在着巨大的发展前景。
1．索膜结构的设计过程
张力结构属于柔性结构，因此其设计过程不同于一般传统的刚性结构。
其设计一般可以分为3个阶段：形态分析，荷载分析和裁剪分析。
（1）形态分析
形态分析包括结构初始试形状的确定和结构初始几何态的分析，即找形分析的过程。
其目的是确定满足控制点边界条件和初始预应力荷载平衡条件的膜结构形状，以及与之相关的初始预应力分布。
结构在外部荷载作用下从初始状态变形至工作状态的问题是弹性和弹塑性变形问题，可以采用非线性有限元予以求解。
（2）荷载分析
荷载分析是检验结构能否在实际环境中风、雨或雪等荷载作
用下正常工作，不发生过大的变形和不出现褶皱和松弛。
在进行荷载分析时，应对计算的各个单元中的最大应力和最小应力进行判断。
若在迭代过程中出现膜的褶皱或松弛，应相应修改其单元本构矩阵后再进行下一步的迭代。
（3）裁剪分析
膜结构的裁剪分析是膜结构设计中的一个关键技术。
现有研究裁剪的工作是在基于形状判定和荷载分析之后的特定几何外形上进行的。
裁剪分析中最棘手的问题是考虑初始预应力造成的膜材经、纬方向的伸长对裁剪下料的影响。
膜结构是张力结构的一种，其整体刚度主要由初始预应力提供，单片膜材的裁剪和拼接是在无应力状态下进行的，而结构张成后膜材必须处于全张力状态。
裁剪分析过程中，必须选定合适的裁剪式样并精确确定连接坐标，把膜材由空间的预应力状态还原为平面的无应力状态。
而一般情况下这时所对应的结构的整体刚度趋于零。
据此建立的非线性方程组将变为奇异方程组，这样得到的解可能是病态的。
所以如何把膜材由预应力状态还原为无应力状态是进行膜结构裁剪分析中的关键技术，但这个问题至今还未得到很好的解决。
由于裁剪分析与膜结构的形状、大小、曲率、材性等许多因
素有关，使得目前各种裁剪方法得应用均受到一定程度得限制。
裁剪分析方法总得来说分为3大类：物理模型方法，几何模型方法，平衡模型方法。
平衡模型方法以其灵活，迅速、准确的特点已占据了膜结构裁剪分析发展和应用的主要领域。
目前比较成熟的平衡模型方法主要有：力密度法，动力松弛法，离散超限变换投影法。
2．索膜结构设计的特点
这里主要从结构分析的角度提出以下几个特点:
（1）索膜材料均不具有抗弯能力,其上所有点在分析模型中只具有三个自由度这一特点实际上使索膜体系与同是空间曲面结构的板壳结构相比,其分析变得十分简单。
可将索膜体系简化为长度任意改变的空间链杆体系,或将膜简化为可自由拉伸和转动的三节点或更多节点有限元组成的空间网格。
（2）使索、膜材料具有抵抗外荷载的能力,必须预先对其施加张拉力,以增加刚度、减小变形当一段索或膜材未施加任何预张力,仅靠其自身的初始抗拉刚度来抵抗外荷载,当达到平衡状态时,一定会产生很大变形,这种情况下索或膜材
是无法成为结构材料的。
但当施加一定预张力后,相同外荷载下的变形会大大减小。
这一原理已在悬索结构中得到广泛应用。
在张拉膜结构中,由于张拉力呈较为复杂的空间分布,因此所施加张拉力的大小一般需要通过计算机找形来确定。
（3）施加预张力后的索膜体系在承受外荷载之前的初始形状需要通过找形这一步骤来确定在对索膜体系进行设计分析时,首先要给定结构的边界条件。
而结构预张拉后在空间上的确定几何形状还无法预知。
如何确定在给定边界条件下索膜结构的空间几何形状及与之相应的预张力分布就是找形所要解决的问题。
索膜体系的找形问题有别于结构的荷载分析问题。
进行荷载分析时,结构的初始形状是确定的、平衡的。
而找形时并没有一个确定的、处于平衡状态的初始形状,需要从假定的几何形状和预张力分布出发来寻找这个可用于荷载分析的初始形状。
所得结果一要满足边界条件,二要满足其预张力分布处处平衡。
找形方法可分为物理方法和数值方法两类,物理方法即为模型实验的方法,而数值方法又有非线性有限元法、力密度法、自然形状法和动力松驰法等等。
膜面的初始形状一般应有向上和向下两个方向的曲率,避免过分平坦,以抵抗风压力和风吸力,这应是检验和调整找形结果的一个基本原则。
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