[发明专利]一种叠合型索结构体系及其形态分析方法

权利要求书

1.一种叠合型索结构体系，其特征在于，包括：叠合设置的承载结构、造型结构和联系构件；

所述承载结构位于叠合型索结构体系的下方；

所述造型结构位于叠合型索结构体系的上方；

所述联系构件位于所述造型结构和承载结构之间，所述联系构件沿竖直方向布置，其上端和下端分别与造型结构的节点和承载结构的节点连接。

2.根据权利要求1所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述承载结构能采用索桁架、索穹顶、单层索网中的任意一种索结构形式。

3.根据权利要求2所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述承载结构采用车辐式索桁架结构，其包括：环索、与环索连接的径向索、与径向索连接的撑杆或吊索。

4.根据权利要求2所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述承载结构采用索穹顶结构，其包括环索、径向索、撑杆、斜索；所述环索与径向索之间通过撑杆、斜索连接。

5.根据权利要求2所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述承载结构采用单层索网结构，其包括纵横布置的承重索和稳定索。

6.根据权利要求1所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述造型结构为单层结构，采用正高斯曲率、负高斯曲率、零高斯曲率、自由曲面中任意一种曲面形式，采用三角形、正交四边形、菱形、肋环型、Kiewitt型中任意一种网格形式。

7.根据权利要求1所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述造型结构全部由索组成，或者由索和钢构件组合而成。

8.根据权利要求1所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述联系构件采用索或者采用钢构件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的叠合型索结构体系，其特征在于，所述承载结构和造型结构均需要施加预应力；所述造型结构在其与联系构件连接的节点处，预应力只需在x、y方向满足平衡条件，预应力的z向合力以及造型结构的自重靠相应的联系构件平衡；所述承载结构在初始态下的预应力与联系构件内力和结构自重相平衡。

10.一种用于叠合型索结构体系的形态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立单独的造型结构模型，约束所有与联系构件相连节点的z向自由度；

S2、考虑造型结构自重和其他需要在初始态考虑的附加荷载，对单独的造型结构进行形态分析，得到满足目标位形的造型结构平衡状态；

S3、提取步骤S2中的造型结构平衡状态下所有与联系构件相连节点处的z向支座反力{R}＝{r₁…r_i…r_n}，其中r_i为与第i个联系构件相连节点的z向支座反力，n为联系构件的个数；

S4、将步骤S3中的每个支座反力反号，并与相应的联系构件自重叠加，得到{P}＝{p₁…p_i…p_n}，其中p_i＝-r_i-w_i，w_i为第i个联系构件的自重；

S5、将{P}施加到承载结构的相应节点；

S6、考虑{P}的作用、承载结构的自重和其他需要在初始态考虑的附加荷载，对单独的承载结构进行形态分析，使承载结构的平衡状态位形中，与联系构件相连节点的x、y坐标等于步骤S2中造型结构平衡状态相应节点的x、y坐标；

S7、建立包含承载结构、造型结构和联系构件的索结构体系整体模型，采用步骤S2和步骤S6中得到的造型结构和承载结构预应力，得到整体索结构体系的初始态。