索杆式展开结构的设计与分析及骨架式膜结构研究

摘要

该文对索杆式展开结构的结构设计和结构特性等分析理论进行了研究. 首先对国内外伸展臂的研究现状进行了总结,对展开结构常用节点进行了分析,并对以后的发展趋势进行了探讨. 总结了展开结构设计的基本原理和方法,阐述了主要技术指标,概括了设计步骤.提出了一个索杆式展开结构的设计方案,详细讨论了单元的展开机理.设计了节点和杆件,并加工制作了相应的结构模型. 展开结构具有与其他结构具有不同的特性,刚度是结构的主要要求,该文对索杆式伸展臂的频率进行了分析,并对不同参数对结构频率影响进行了分析,根据分析结果对结构设计加以改正.并对结构的频率响应进行了分析.根据连续力学原理推导了结构抗弯刚度、轴向刚度、抗剪刚度公式. 骨架式膜结构是目前应用最广泛的的膜结构,该文运用非线性有限元理论,将找形后的膜面覆盖在骨架结构上,膜面与钢结构组成整体,采用非线性有限元方法对骨架式膜结构在自重和自应力、风荷载、雪荷载等共同作用下的反应进行了分析,对膜结构和骨架结构分开计算和整体计算模型进行了比较.