研究索桿張力體系空間結構的成形過程和破壞機理，解決包含剛體運動的結構可動性形態(tài)分析的統(tǒng)一算法。探險明結構在各個階段的形狀和受力特性及斷索、構件屈曲情形下破壞模態(tài)。并運用計算機仿真技術真實模擬結構的成形過程、受力和破壞狀態(tài)。從而尋求合理的結構形式、預應力控制策略及結構極限承載力。為索桿張力結構的理論和工程應用解決技術難題。 2100433B

環(huán)形張力罩蓬結構是一種國外有所應用，國內還是空白的新型空間結構體系。本項目從張力結構基礎理論的研究出發(fā)，以環(huán)形張力罩蓬結構的形體、成形技術和靜動力性能的系統(tǒng)研究為基礎，重點對該結構改良技術、施工成形分析和預應力優(yōu)化三方面進行深入的研究。本項目的研究可以為環(huán)形張力罩蓬結構在我國的工程應用提供有力的理論保證。 2100433B

預應力索桿結構構型新穎、高效，借助體內自平衡預應力形成或改善結構剛度，具有很強的生命力和良好的工程應用前景。針對新型預應力索桿體系設計中的剛度不確定性問題及結構構型與結構性能相互耦合的問題，本項目引入了群集理論方法，開展了預應力索桿體系剛度解析及形態(tài)優(yōu)化研究。主要包括：（1）研究了索桿體系靜動不定性及其演變機理，定性分析了節(jié)點偏差、構件拓撲、外荷載等多種因素影響下機構位移模態(tài)和自應力模態(tài)的對稱表示及其變化機制，并完善了索桿結構預應力穩(wěn)定性的判定方法；（2）分別從對稱子空間、節(jié)點與構件層次對索桿體系的彈性剛度、幾何剛度、結構整體剛度進行解析，給出了評判對稱索桿結構穩(wěn)定性的充分和必要條件；（3）歸納了百余種對稱群及五類對稱操作，開發(fā)了群論工具箱，根據(jù)對稱操作的等效變換以及相應矩陣的不可約表示，提出了基于群論的結構對稱性自動識別方法，有效拓展群論方法在工程領域的應用范圍；（4）利用全對稱子空間的物理意義，提出了高效求解結構整體自應力模態(tài)的方法；在此定性分析基礎上，分別以預應力和拓撲關系為自變量，并充分考慮了結構對稱性、結構剛度及初始預應力分布特點，采用兩種獨立的約束優(yōu)化模型，提出了基于蟻群算法的預應力索桿體系形態(tài)優(yōu)化方法。本項目培養(yǎng)研究生4名，已發(fā)表SCI論文14篇（其中JCR Q1論文7篇、ASCE論文3篇）；圍繞索桿結構找形、結構對稱性識別等方面解決了數(shù)個關鍵技術問題，申請了發(fā)明專利10項，已授權6項。項目研究成果一方面豐富和發(fā)展了索桿體系研究的理論與方法；另一方面為開發(fā)大型預應力索桿體系提供新的技術手段與參考。 2100433B