[发明专利]一种车辐式索网的直接找形方法

摘要

本发明公开了一种车辐式索网的直接找形方法，本发明的方法具体可概括为主要针对车辐式单层、双层或单双层混合索网结构，利用初始平面节点坐标，根据自由节点x、y方向力平衡条件直接求取单元力密度向量，再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以及内环撑杆高度，并结合自由节点z方向力平衡条件，即可一次性求得车辐式索网结构的自由节点z坐标、径向索索间构件内力以及内环撑杆内力。本发明的方法概念明确，计算流程简洁，无需迭代求解方程组，可应用于车辐式索网等大跨建筑结构的找形分析。

主权项

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：/n1)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；/n2)利用索网自由节点平面坐标，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：/n /n其中A、分别为结构平衡矩阵、节点荷载向量；/n3)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：/n /n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；/n4)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：/n /n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；/n5)求解方程组Ⅱ，得到/n /n其中为矩阵D_g的逆矩阵；/n6)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；/n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。/n