索网结构静力分析的动态松驰法

维普资讯

第ｌ９卷 第２期

２００２年６月

应 用 力 学 学 报

ＶＯ１．１９ ＮＯ．２

ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＥＣＨＡＮＩＣＳ

Ｊｕｎ．２００２

文章编号：１０００—４９３９（２ＯＯ２）Ｏ２—００３４—０４

索网结构静力分析的动态松驰法

陈树辉林文静

许光耀黄建亮

（广州中山大学

广州５１０２７５）

摘要：应用动态松弛法，计算索网结构的位移和拉力。根据理论分析，给出时间增量和阻尼系数的

一

个取值公式，从而解决了以往凭经验选取这两个重要参数的困难。典型算例和实验结果说明了

该方法的有效性和验证了计算结果的准确性。

关键词：索网结构；动态松弛法；阻尼系数

中图分类号：Ｏ３２２ 文献标识码：Ａ

进行索网的静力分析，其后，Ｌｅｗｉｓ等人 也采用动

引 言

近２０多年来，索网结构的应用有相当大的发

展。这类结构有着一系列的优点，譬如自重小，可以

应用于大跨度、大面积的表面覆盖，可以构造一系列

态松驰法研究预拉索网屋顶结构。采用动态松弛法

既可以确定结构的初始几何形状，又可以进而进行

结构的受力分析。由于动态松弛法是逐个求解各个

结点的平衡，每次迭代时不必形成总刚度矩阵，所

以，相对于有限元法，动态松弛法运算简单，不必求

满足建筑美学的曲面形状，便于预制等。索网结构

属于典型的几何非线性结构。索网的抗弯刚度极

小，只能通过调整自身的曲率承受横向荷载，因而结

解整个结构的大型方程组，可以节省计算机大量的

内存和计算时间，对解决索网结构这类强非线性问

题更为有效，因而该法在国外倍受重视。但是，在使

用动态松弛法过程中，对时间增量和阻尼系数这两

构在外荷载的作用下位移很大。求解结构受力后的

位移时，不能以受力前的位置列平衡方程，而应以变

形后的位置列平衡方程。但变形后的位置是未知

个重要参数，以往都凭经验选取，初学者难以掌握。

据笔者所知，在国内对动态松弛法的研究不多，

直接应用于工程结构的设计、计算就更少。单建、蓝

的，这就是典型的几何非线性问题，也就是计算分析

的困难所在。所以，对于索网结构首先是如何确定

初始几何形状的问题。

天 对动态松弛法曾作了简单介绍并对计算的稳定

性和收敛速度提出改进意见。单建等 应用动态松

弛法研究荷载缓和体系的受力性能，张其林等 ７Ｉ应

用动态松弛法确定膜结构的平衡曲面。本文采用动

态松弛法确定索网结构初始几何形状，并进行静力

分析。经理论分析，给出时间增量和阻尼系数的一

对于索网结构，国内以往大多采用“薄膜比拟理