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索膜结构找形索膜结构是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它通过施加预应力,使结构具有一定的刚度以承受各种荷载作用。本人在“基于BIM技术的预应力空间结构全过程施工控制"一文中所述的盘锦体育场便是典型的大跨度柔性索膜结构 (如上图1盘锦体育场实景图)
在索膜结构设计中,找形分析是最至关重要的一个步骤,其目的是确定结构的初始几何形状及应力分布状态。通过找形要满足“功能, 美学, 结构”三大要求。对找形而言,功能和美学的要求可具体化为形状符合建筑外观要求,而结构要求则可细分为三方面,一是强度方面――避免出现应力集中;二是刚度方面――避免出现较大的变形; 三是稳定方面:静力稳定――避免在雨或雪的作用下出现失稳,动力稳定――避免出现气弹失稳。
2 基于BIM的索
膜结构找形流程进行参数化辅助BIM建模的具体过程如下(流程图见图2):1)基于大型有限元软件ANSYS编制APDL语言,初步建立索膜结构雏形,导出找形后的节点坐标及单元节点号;2)编制数据接口程序,经过处理后的数据插入RhinoScript脚本中,在Rhino中直接生成参数化三维模型;3)然后导出到BIM软件中进行结构深化设计;4)将深化设计后的模型再次通过数据接口导入到Ansys中进行索膜结构荷载态下的二次找形设计分析;5)将ANSYS分析结果导出到BIM软件中建模,进行节点深化设计分析等。