[发明专利]预应力弦支索膜穹顶结构的施工全过程仿真模拟分析方法

摘要

本发明提供了一种预应力弦支索膜穹顶结构的施工全过程仿真模拟分析方法，其包括了预应力索膜穹顶结构从初始形态找形过程、预应力零状态逆分析过程、模拟安装过程的全过程仿真模拟分析。本发明的优点是产品的制作依据是经过逆分析过程生成的制作模型，比传统按照设计图纸进行加工更精确；安装过程的仿真模拟考虑了产品制作误差及实际安装误差，根据分析结果及时调整安装技术方案；安装过程的仿真模拟，使得在产品实施安装之前评价安装方案的可行性找出弊点，避免安装过程中出现意外；通过安装过程的仿真模拟，产品质量更有保障，安装工期大幅缩减。

主权项

一种预应力弦支索膜穹顶结构的施工全过程仿真模拟分析方法，该预应力弦支索膜穹顶结构包括位于中部的飞杆（1），通过调节飞杆（1）的长度使其将位于其两侧的上层索或上层膜（2）及下层索（3）施加预应力，其特征在于，包括如下步骤：第一步、根据产品设计图纸及技术要求，构建预应力弦支索膜穹顶结构的3D几何模型，采用具有力密度找形、有限元法找形或动力松弛法找形功能的软件，对3D几何模型进行找形分析，以求得空间力学平衡状态，得到：上层索或上层膜（2）及下层索（3）的模拟预应力、飞杆（1）的模拟轴向压缩内力及用于固定穹顶结构体系的支承结构的支座反力；第二步、将求得的预应力弦支索膜穹顶结构的空间力学平衡状态与预应力弦支索膜穹顶结构的设计要求进行对比，若达不到设计要求，则返回第一步，若达到设计要求，则进入第三步；第三步、以达到空间力学平衡状态的3D几何模型为初始状态，利用软件模拟逐步缩短飞杆（1）的长度进行逆分析，使得上层索或上层膜（2）及下层索（3）上的预应力逐渐释放，直至上层索或上层膜（2）及下层索（3）上的预应力不再变化，由此得出：上层索或上层膜（2）及下层索（3）的加工长度；飞杆（1）的调节量；第四步、根据第三步得到的上层索或上层膜（2）及下层索（3）的加工长度及飞杆（1）的调节量实际加工出上层索或上层膜（2）、下层索（3）及飞杆（1），采用仪器测量上层索或上层膜（2）及下层索（3）实际长度及飞杆（1）的实际初始长度及实际调节量，根据上述数据构建预应力弦支索膜穹顶结构的实际安装模型，实际安装模型的初始状态为上层索或上层膜（2）及下层索（3）的预应力接近零；第五步、利用软件模拟，逐渐增长飞杆（1），使得上层索或上层膜（2）及下层索（3）的预应力逐渐增大，直至达到模拟预应力，判断上层索或上层膜（2）及下层索（3）的实际长度、飞杆（1）的实际轴向压缩内力及支座（4）的实际反力是否均与上层索或上层膜（2）及下层索（3）的设计长度、飞杆（1）的模拟轴向压缩内力及支座（4）的模拟反力相符，若是，则将上层索或上层膜（2）及下层索（3）的加工长度、飞杆（1）的调节量、飞杆（1）的实际轴向压缩内力及支座（4）的实际反力输出指导实际的安装作业，若否，则返回第四步。