张拉膜结构力密度法找形分析中索边界的处理

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第８卷第２期

空 间 结 构

ＶＯ１．８ ＮＯ．２

２００２年６月

ＳＰＡＴＩＡＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ

Ｊｕｎ．２００２

［文章编号］１００６—６５７８（２００２）０２—００３８—０５

张拉膜结构力密度法找形

分析中索边界的处理

韩大建， 徐其功

（华南理工大学建筑学院， 广东 广州 ５１０６４１）

［摘 要］ 本文论述了力密度法找形分析原理并引入“Ｔ单元”的概念处理边界，建立了平衡

方程组．完善了力密度法，为膜结构设计提供有效的方法。

［关键词］ 膜结构；力密度法找形；Ｔ单元

［中图分类号］ＴＵ３３ ［文献标识码］ Ａ

１ 引 言

张拉膜结构采用由高强纤维纺织基布加涂层后复合成的膜材，依托钢、索、砼柱等支撑构

件，通过边界或约束点使膜面张紧获得预张力，使结构具有一定的刚度和形状，获得抵抗外部

荷载的能力。膜材只能抵抗拉力（张紧后具有一定的抗剪能力），只有施加初张力，膜结构才有

一

定的形状与刚度。施加不同的张力，膜结构具有不同的形状，因而，膜结构设计首先须进行找

形分析，即初始平衡形态分析，它是膜结构设计关键的一步。力密度法是膜结构初始形态分析

的有效方法之一，国内外很多资料如文献［１～４］￣ｒＪ力密度法均有详细论述，但对索的处理涉及

不多。张拉膜结构是由膜、索（边索、谷索、脊索）、钢架组成，钢架有时可简化为膜的固定边界，

但索必须与膜共同分析。本文采用“Ｔ单元”处理索与膜的关系，使索与膜巧妙地结合在一起，

分析过程与一般力密度法完全相同，从而完善了力密度法找形分析，对膜结构的设计具有一定

的参考意义。

２力密度法原理

在笛卡尔坐标系中，把膜结构离散成由线单元和节点组成的索网结构，将假定的膜初张力

［收稿日期］２００２—０１－２３

［作者简介］韩大建（１９４Ｏ一），女．广西人，教授．博士生导师，主要从事大跨度结构的研究。

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