浙江张拉膜结构包括索穹顶结构,进行设计的第一步必须是初始形态设计。所谓的“形”就是几何意义上的形状,所谓的“态”就是结构的预拉力分布状态。一种“形”对应一种“态”;反之亦然,一种“态”必然有一种“形”与它对应。张拉结构一个显著的特点即结构材料本身不具有刚度,由这些材料组成的体系还只是机构,只有当对其施加了预拉力,它才具有了抵抗外荷载的结构刚度。但不是任意给定一种预拉力分布都能保证该构造体系成为结构,只有在预拉力达到平衡时才是稳定的膜结构。索穹顶要在抵抗外荷载前称其为结构,就必须对它施加初始预拉力,并寻求它在拉力平衡时的形状,这就是本文所说的“形”和“态”。当然,这是一个动态循环跟踪过程[3]。
定义一下结构各构件的名称,分别为内环、外环、脊索1~3、环索1~3、斜索1~3、撑杆1~3,如图2所示。边界条件是确定的,即外环直径33.4米、内环直径9米。而穹顶的矢高、每根索的预拉力是未知的。初始形态设计就是要寻求满足边界条件、在合理的预拉力分布下,结构的外形包括矢高。所谓合理的预拉力,就是预拉力不能太小也不能太大。太小,刚度不足,在荷载作用下结构变形不能满足规范要求;太大,杆件强度又不能满足规范要求,无休止的加大截面又会造成用钢量增加。因此,这是一个假定预拉力分布、找形、受荷计算、调整预拉力分布、再找形、再受荷计算,直至循环到合理的预拉力分布及其对应的形状的过程。宁波张拉膜 |