氣撐式張弦結(jié)構基本力學性能研究.pdf

1、氣撐式張弦結(jié)構（Tensairity）是由一種低內(nèi)壓充氣囊、下弦柔性索、上弦剛性桿件所組成的輕型混合結(jié)構體系。氣撐式張弦結(jié)構體系構造簡單、受力明確、充分利用充氣內(nèi)氣壓對結(jié)構施加預張力，并且為上弦剛性構件提供連續(xù)的平面內(nèi)支撐，從而降低了上弦構件的平面內(nèi)計算長度，提高了上弦構件的穩(wěn)定承載力，同時避免了撐桿的穩(wěn)定問題，發(fā)揮了剛性、柔性以及空氣等材料的優(yōu)勢，是一種自支撐、自平衡的結(jié)構體系，并且制造、運輸、施工簡捷方便，具有良好的應用前景。

2、>　　本文應用大型有限元軟件ANSYS構建了紡錘形氣撐式張弦結(jié)構的精細化有限元模型，實現(xiàn)了結(jié)構從零態(tài)到初始態(tài)再到荷載態(tài)的全過程仿真模擬。重點研究了5m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構在跨中集中力、全跨均布力、半跨均布力作用下的結(jié)構變形、內(nèi)力分布情況等基本靜力性能，獲得了結(jié)構各組成構件的最不利控制截面以及結(jié)構的極限承載能力和極限狀態(tài)。同時分別對15m、25m、35m和50m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構展開了大規(guī)模的系統(tǒng)化參數(shù)分析。通過對結(jié)構跨徑比

3、、充氣內(nèi)壓、下弦索截面和上弦截面等結(jié)構參數(shù)的研究，總結(jié)了結(jié)構參數(shù)變化對結(jié)構靜力性能的影響規(guī)律。主要包括結(jié)構最大變形、上弦構件最大軸力、上弦構件最大彎矩、上弦構件的最大應力和下弦最大應力等方面的具體研究。給出了對于不同結(jié)構參數(shù)的合理的建議取值范圍，希望為今后更多的工程設計和實踐提供有價值的參考。為掌握氣撐式張弦結(jié)構的設計、加工工藝，并為數(shù)值分析提供對比依據(jù)，針對2.5m跨度的紡錘形氣撐式張弦結(jié)構開展了模型試驗。為保證試驗結(jié)果的準確性，在試