浙江張拉膜結構包括索穹頂結構，進行設計的第一步必須是初始形態(tài)設計。所謂的“形”就是幾何意義上的形狀，所謂的“態(tài)”就是結構的預拉力分布狀態(tài)。一種“形”對應一種“態(tài)”；反之亦然，一種“態(tài)”必然有一種“形”與它對應。張拉結構一個顯著的特點即結構材料本身不具有剛度，由這些材料組成的體系還只是機構，只有當對其施加了預拉力，它才具有了抵抗外荷載的結構剛度。但不是任意給定一種預拉力分布都能保證該構造體系成為結構，只有在預拉力達到平衡時才是穩(wěn)定的膜結構。索穹頂要在抵抗外荷載前稱其為結構，就必須對它施加初始預拉力，并尋求它在拉力平衡時的形狀，這就是本文所說的“形”和“態(tài)”。當然，這是一個動態(tài)循環(huán)跟蹤過程[3]。
定義一下結構各構件的名稱，分別為內環(huán)、外環(huán)、脊索1~3、環(huán)索1~3、斜索1~3、撐桿1~3，如圖2所示。邊界條件是確定的，即外環(huán)直徑33.4米、內環(huán)直徑9米。而穹頂的矢高、每根索的預拉力是未知的。初始形態(tài)設計就是要尋求滿足邊界條件、在合理的預拉力分布下，結構的外形包括矢高。所謂合理的預拉力，就是預拉力不能太小也不能太大。太小，剛度不足，在荷載作用下結構變形不能滿足規(guī)范要求；太大，桿件強度又不能滿足規(guī)范要求，無休止的加大截面又會造成用鋼量增加。因此，這是一個假定預拉力分布、找形、受荷計算、調整預拉力分布、再找形、再受荷計算，直至循環(huán)到合理的預拉力分布及其對應的形狀的過程。寧波張拉膜 |
