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第一章 绪论1

1.1 工程结构的演化1

1.2 薄膜结构的发展历程6

第二章 张拉索-膜结构的选型与设计15

2.1 柔性壳体的基本力学性能16

2.1.1 旋转面壳体和滑移向壳体16

2.1.2 曲面曲率与Gauss曲面18

2.1.3 柔壳结构的基本方程19

2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合21

2.3 结构的支承体系23

2.4 膜材的剪裁与连接26

第三章 钢索、膜材的物理、力学性能29

3.1 钢索的产品规格及性能指标29

3.2 建筑膜材30

3.3 膜材的本构模型32

3.4 弹性主轴方向上的本构关系34

3.5 非弹性主轴上的本构关系36

3.5.1 主偏轴间应力转换关系37

3.5.2 主偏轴间应变转换关系37

3.5.3 主偏轴间本构矩阵的转换关系38

3.6 建筑膜材的力学性能参数39

3.6.1 弹性模量40

3.6.2 Poisson比41

3.6.3 剪切模量42

3.7 膜材强度指标43

第四章 张拉索-膜结构分析的理论基础和有限元方法45

4.1 几何非线性分析45

4.1.1 变形描述及几何方程45

4.1.2 应力的度量与物理方程52

4.1.3 平衡方程54

4.2 有限元方法56

4.2.1 膜单元56

4.2.2 索单元65

4.2.3 结构平衡方程69

第五章 张拉索-膜结构的形态分析70

5.1 形态分析的程序实现71

5.1.1 形态分析时的平衡方程71

5.1.2 数值分析的Newton-Raphson方法72

5.1.3 程序流程图73

5.2 数值分析的精确性检验75

5.2.1 等应力负Gauss曲率滑移面75

5.2.2 等应力负Gauss曲率旋转面78

5.2.3 任意曲面形式82

5.3 形态分析示例83

5.3.1 悬链面的选取83

5.3.2 算例分析86

5.4 工程算例89

第六章 膜曲面的裁剪分析92

6.1 裁剪线的确定92

6.1.1 生成测地线的改进几何法92

6.1.2 数值分析的细节处理93

6.2 膜片的展开95

6.2.1 展开基准线95

6.2.2 二次测地线法96

6.2.3 数值分析的技术处理98

6.3 裁剪条元的下料尺寸99

6.4 精确性验证100

6.4.1 测地线的验证100

6.4.2 曲面展开的验证104

6.5 裁剪分析示例106

6.6 工程算例109

第七章 张拉索-膜结构的受力分析115

7.1 单元应力及局部松弛和破坏116

7.1.1 单元应力增量的计算116

7.1.2 膜、索松弛与破坏的判断和计算处理116

7.1.3 受力分析程序流程图119

7.2 受力分析程序的有效性检验120

7.3 张拉索-膜结构的受力性能分析122

7.4 工程结构荷载验算127

第八章 张拉索-膜结构的连接与节点134

8.1 膜材与膜材的连接134

8.2 索与膜的连接138

8.2.1 膜材与边索138

8.2.2 膜与脊索、谷索的连接141

8.3 膜材与刚性边界的连接142

8.4 索节点144

8.5 柱节点146

8.6 索膜节点148

第九章 张拉索-膜结构分析设计软件CAFA151

9.1 CAFA的组成151

9.2 模型建立152

9.3 形态分析156

9.4 裁剪分析156

9.5 荷载分析162

9.6 数据查询164

第十章 张拉索-膜结构设计的建筑构思165

10.1 环境因素与总体构思166

10.1.1 社会文化及气候环境166

10.1.2 基地周边环境169

10.2 空间要素与结构选型172

10.2.1 空间组合172

10.2.2 空间形式178

10.3 形式要素与视觉造型182

10.3.1 整体形态182

10.3.2 构造连接184

附录Ⅰ 曲面理论的基本概念189

附录Ⅱ 测地曲率与测地线192

附录Ⅲ 悬链面的表面积公式193

参考文献194