张弦梁膜结构的整体静力特性研究

【作者】 焦永树； 范慕辉； 叶小兵； 陈卫黎；

【机构】 河北工业大学机械工程学院； 天津市孚瑞膜结构科技发展有限公司；

【摘要】 在以往对张弦梁结构的研究中,为了减轻问题的复杂程度并能够得到主要结构对各种荷载的反应,通常只分析张弦梁结构的“骨架”部分,而将作用在蓬盖上的外荷载直接施加到“骨架”的节点上。当蓬盖由膜材构成时,在风、雪等荷载作用下,膜体本身将发生比较大的弹性变形,这时将很难估算变形后的膜体对“骨架”节点的作用。另外,膜蓬盖在张拉成形过程中对张弦梁结构的作用力也不是容易得到的。本文将“找形”后的膜蓬盖与张弦梁结构组成一体,采用非线性有限元方法对该类结构在索、膜预张力和风、雪等荷载共同作用下的反应进行了数值模拟。结果表明,(1)依据不同的外荷载情况,张弦梁膜结构的失效形式可表现为:(a)强度破坏,(b)拉索松弛,(3)压杆失稳。(2)由于膜单元参与整体计算, 增加了计算收敛的难度,这时,拉索和压杆中的预应力设计成为保证计算收敛的重要条件。更多还原