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零弯矩型自由曲面结构找形方法  
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【英文篇名】 Form-finding method for free-form shell structures with zero bending moment
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【作者】 武岳; 远芳; 薛龙瑞; 李清朋;
【英文作者】 WU Yue; YUAN Fang; XUE Longrui; LI Qingpeng; School of Civil Engineering; Harbin Institute of Technology; Architecture Design and Research Institute of HIT; Taiyuan Vanke Real Estate Limited Company;
【作者单位】 哈尔滨工业大学土木工程学院; 哈尔滨工业大学建筑设计研究院; 太原万科房地产有限公司;
【文献出处】 哈尔滨工业大学学报 , Journal of Harbin Institute of Technology, 编辑部邮箱 2018年 06期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 自由曲面结构; 模型实验; 数值找形; 动力松弛法; 形状调控;
【英文关键词】 free-form structures; physical experiments; form-finding; dynamic relaxation method; form-control;
【摘要】 为获得受力合理且形式丰富的自由曲面结构,借鉴传统模型试验找形法的原理,提出基于动力松弛法和局部线性化法的零弯矩型自由曲面结构数值找形方法.该方法利用了零弯矩型薄壳结构与相同荷载与边界条件下的柔性膜结构具有相同形状的性质,通过膜结构来实现自由曲面结构的找形.首先采用动力松弛法确定柔性结构在不同驱动力作用下的平衡构形;然后利用局部线性化方法调整结构初始参数,实现对结构形状的精确调控,以满足建筑设计对控制点坐标的要求.利用所提方法分别对逆吊型、充气型和张拉型自由曲面进行了数值模拟分析.通过对Isler逆吊试验模型的模拟,并与实际模型的3D扫描结果进行比较,验证了方法的精确性;通过对一充气型自由曲面的模拟,证明通过多区域分步控制可实现复杂造型结构的多点精确控制;通过对一找形后的张拉型自由曲面结构进行受力分析,证明采用本文方法可获得受力合理的纯压结构.研究表明,本文方法的计算效率更高,适用范围更广,有助于实现建筑与结构设计的协调统一.
【英文摘要】 To design free-form structures with reasonable mechanical behaviors and rich geometrical shapes,the principles of traditional form-finding methods by physical experiments were referred,and a numerical form-finding method for free-form structures was proposed based on the combination of the Dynamic Relaxation method and the Local Linearization method. As the zero bending moment type free-form structure has the same form with the flexible membrane structure which has the same loading distributions and boundar...
【基金】 国家自然科学基金(51578186,51778182)
【更新日期】 2018-06-07
【分类号】 TU31
【正文快照】 3.太原万科房地产有限公司,太原030006)自由曲面结构以丰富的建筑表现力近年来受到建筑师的青睐,同时也给结构工程师带来挑战;如何在符合建筑设计意图的前提下实现更加合理的曲面构形,是结构设计中迫切需要解决的问题[1].由薄壳理论可知,曲面结构的理想受力状态是只有薄膜应力?

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