[发明专利]一种车辐式索网的直接找形方法

权利要求书

1.一种车辐式索网的直接找形方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)建立索网结构模型，对结构单元、节点进行编号，构建索网结构关联矩阵C_s；

2)利用索网自由节点平面坐标，根据节点x、y方向力平衡条件求取单元力密度向量形成以单元力密度向量为未知量的自由节点力平衡方程组Ⅰ：

其中A、分别为结构平衡矩阵、节点荷载向量；

3)直接求解平衡方程组Ⅰ，得到对应的上、下弦索网力密度向量：

其中，α_u、α_l分别为索网上、下弦力密度向量的比例系数，α_u、α_l决定了整体结构的预应力度，v₀为矩阵A奇异值为0所对应的归一化右特征向量，为方程组Ⅰ的特解；

4)利用单元力密度向量径向索索间吊索或撑杆内力与内环撑杆内力关系、内环撑杆高度等限制条件形成以自由节点z坐标、径向索索间吊索或撑杆以及内环撑杆内力为未知量的自由节点力平衡方程组Ⅱ：

其中D_g为附带径向索索间吊索或撑杆与内环撑杆两者内力关系、内环撑杆高度限制条件的力密度矩阵，为将自由节点z坐标、径向索索间吊索或撑杆以及内环撑杆内力进行合并，得到的列向量，为自由节点荷载向量；

5)合理设置径向索索间构件内力与内环撑杆内力的比例关系和内环撑杆的高度，并结合节点z方向力平衡条件，组集、求解方程组Ⅱ，得到

其中为矩阵D_g的逆矩阵；

6)对于车辐式单层索网，步骤4)中无径向索索间吊索或撑杆、内环撑杆内力作用，直接求解方程组Ⅱ；

或者，对于车辐式单、双层混合索网，步骤4)中径向索索间吊索或撑杆内力与内环撑杆内力关系仅针对双层索部分，并另增加关于单层径向索坐标的限制条件，组集、求解方程组Ⅱ。

2.根据权利要求1所述的车辐式索网的直接找形方法，其特征在于：对于车辐式单层索网，方程组Ⅱ中无径向索索间吊索或撑杆、内环撑杆内力作用项。

3.根据权利要求1所述的车辐式索网的直接找形方法，其特征在于：对于车辐式单、双层混合索网，方程组Ⅱ中的径向索索间吊索或撑杆内力与内环撑杆内力关系仅针对双层索部分，并另增加关于单层径向索坐标的限制条件。

4.根据权利要求1所述的车辐式索网的直接找形方法，其特征在于：方程组Ⅰ、Ⅱ的解由两部分构成，既考虑了实际工程中张拉预应力大小可调节的特点，又顾及了外荷载对结构预应力分布的影响。