膜结构景观中索的松弛处理

2021-04-09 10:36:59

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据悉，索在未施加预应力前是柔性的，是没有刚度的单元，所以对膜结构景观结构的刚度也就没有任一贡献。在施加了预应力之后,索单元就具有了一定的刚度,因此,对结构刚度之贡献也便随着索单元中张力的增加而逐渐增加。考虑索单元的松弛对于结构刚度的影响是有重要意义的,处理方法也比较简单。在每个迭代步中,计算索的张力,如果索的张力出现负值,则在下一迭代步中,该单元就退出总刚度矩阵的装配。本章的处理方法是另与该单元对应的张力值为零,然后,把与该单元对应的截面积保存,(为了在以后的计算迭代步中,该单元可能重新张拉而进入总刚矩阵的装配),再设置为零。

由于膜结构景观的单元刚度矩阵考虑了索单元自重和初始垂度对于索单元刚度的影响,因此,从理论上讲,只要该索单元有自重作用,索单元中的内力是一直大于零的,因此,似乎索单元就一直不退出工作。因此,膜结构在实际处理时,先把根据索单元在自重作用下计算得到的索单元的两端节点的张力值作为比较的阀值,当非线性分析过程中,出现索单元的节点张力小于该数值,即认为单元退出工作。

膜结构景观

如果忽略重力和垂度的影响,刚度矩阵与一般的两节点直线单元的刚度矩阵整体一致这是合理的。

显然,如果索元长度与张力的比值比较大,例如,张力较大的短索,则索的垂度与跨度比较起来,就是很小的数值。此时,索垂度对于膜结构景观索单元刚度的影响就很小。

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