球場膜結構的裁剪分析及研究現狀

球場膜結構的裁剪分析及研究現狀

裁剪分析是球場膜結構設計實踐中的重要環節，它將找形分析得到的空間曲面通過若干條裁剪線分解成片，然后展開到平面上形成裁剪片以便施工使用。在裁剪分析計算中需要解決兩個主要問題：一是將曲面裁剪片展開成平面；二是在曲面展成平面的過程中，釋放膜面預應力。若裁剪下料計算分析不當，一方面會給球場膜結構施工造成了很大的困難，另一方面也很容易導致施工成形后，球場建筑外形與設計預期存在較大差異、結構體系中預應力分布不合理，甚至出現結構破壞。

球場膜結構裁剪分析方法主要有兩種：測地線法和動態規劃法。測地線是指在任意曲面上的局部范圍內，沿著曲面連接兩點的無數線段中更短的那一條。使用測地線法進行裁剪下料計算時，各個裁剪片之間的拼接長度更小，外型規整，工廠預制方便。目前，球場膜結構裁剪分析，應用更多的就是測地線法。動態規劃法，統指尋優算法在裁剪分析中的應用，雖然目前應用的不多，但是一直是裁剪分析的研究熱點。

球場膜結構裁剪分析的研究現狀：趙杰等基于測地線法提出了二次測地線的概念，在兩條相鄰的測地線之間繼續連接構造一定數量的測地線，使得測地線法的精度得到了一定的提高。程曉艷基于動態規劃法，設置不同的裁剪片以及預應力釋放方式，通過不斷修正裁剪方式使得平衡應力和設計應力狀態更接近，以完成球場膜結構的裁剪分析。張莉基于有限元理論提出了兩種新的空間曲面的近似展開方法， 一是增量桿單元有限元法；二是板單元有限元法。無論是可展開曲面還是不可展開曲面，均具有很高的精度。胡宇峰提出了基于奇異值分解和平面熱應力問題基礎上等效節點力法，并成功的應用于球場膜結構裁剪分析中。