拉索预应力网格结构的分析理论、施工控制与优化设计

第一章 概述

1.1 拉索预应力网格结构的发展

1.2 拉索预应力网格结构的分类

1.3 拉索预应力网格结构的工程实践

1.4 本书的主要内容

第二章 拉索预应力网格结构的有限元分析理论

2.1 考虑杆件初始弯曲的非线性杆单元

2.1.1 轴力与轴向变形的关系

2.1.2 切线刚度矩阵的推导

2.2 考虑杆件初始弯曲的非线性梁单元

2.2.1 内力与变形的关系

2.2.2 刚度矩阵的推导

2.3 两节点小应变悬链线索单元

2.3.1 基本假定与位移模式

2.3.2 应变关系

2.3.3 虚功增量方程推导切线刚度矩阵

2.3.4 索端力的计算

2.4 非线性分析的求解方法

2.4.1 Newton_Raphson荷载控制法

2.4.2 弧长控制法

2.5 算例分析

2.5.1 铰接六角星穹顶算例

2.5.2 刚接六角星穹顶算例

2.5.3 单索结构算例

第三章 拉索预应力网格结构的非线性稳定分析

3.1 张弦拱桁架结构的非线性稳定分析

3.1.1 拉索初始预应力为零

3.1.2 不同初始预应力取值下的比较

3.2 弦支穹顶结构的非线性稳定分析

3.2.1 设计预应力下的结构非线性稳定分析

3.2.2 不同初始预应力状态下的比较

第四章 拉索预应力网格结构的地震响应分析

4.1 弦支穹顶结构的非线性地震响应分析

4.1.1 自振特件分析

4.1.2 非线性时程分析

4.2 张弦拱桁架结构地震响应的半主动控制

4.2.1 基本方程的建立

4.2.2 LQR最优控制求解

4.2.3 限界Hrovat半主动控制算法

4.2.4 MR阻尼器的逆向神经网络模型

4.2.5 张弦拱桁架的半主动控制

第五章 拉索预应力网格结构的风振响应分析

5.1 风速时程模拟与谱分析

5.1.1 谐波叠加法

5.1.2 AR法

5.1.3 ARMA法

5.1.4 风速模拟结果的谱分析

5.1.5 算例分析

5.2 拉索预应力柱面网壳的风振响应

5.2.1 算例说明及参数分析方案

5.2.2 拉索预应力柱面网壳的自振特性分析

5.2.3 计算说明及时程分析方法讨论

5.2.4 预应力对结构风振响应的影响分析

5.2.5 几何参数对结构风振响应的影响分析

5.2.6 结构参数对结构风振响应的影响分析

5.2.7 风荷载参数对结构风振响应的影响分析

5.3 拉索预应力球面网壳的风振响应

5.3.1 算例说明及参数分析方案

5.3.2 拉索预应力双层球面网壳的自振特性分析

5.3.3 预应力对结构风振响应的影响分析

5.3.4 几何参数对结构风振响应的影响分析

5.3.5 结构参数对结构风振响应的影响分析

5.3.6 风荷载参数对结构风振响应的影响分析

5.4 拉索预应力网格结构的整体风振系数

5.4 。1拉索预应力网格结构整体风振系数的概念

5.4.2 各类参数变化对拉索预应网格结构整体风振系数的影响

第六章 拉索预应力网格结构的施工误差可靠性分析

6.1 基于有限元的概率设计技术

6.1.1 基于有限元的概率设计（PDS）简介

6.1.2 概率设计方法——蒙特卡罗模拟技术

6.1.3 概率设计方法——响应面法

6.1.4 平面张弦梁结构可靠性分析实例

6.2 基本随机变量的参数统计

6.2.1 施工误差

6.2.2 荷载的统计特性

6.2.3 抗力的统计特性

6.3 结构失效模式的定义

6.4 弦支穹顶算例分析

6.4.1 算例1

6.4.2 算例2

6.5 节点位置偏差对结构可靠度的影响

6.5.1 位移失效模式

6.5.2 强度失效模式

6.5.3 稳定失效模式

6.6 不同矢跨比下的参数化分析

6.6.1 位移失效模式

6.6.2 强度失效模式

6.6.3 稳定失效模式

6.7 节点位置偏差模拟方法

第七章 拉索预应力网格结构的张拉全过程分析

7.1 预应力效应的模拟

7.2 拉索预应力网格结构的刚度法理论

7.2.1 混合影响矩阵法

7.2.2 循环迭代逼近法

7.2.3 两种方法的比较

7.3 预应力施工阶段的力学分析

7.3.1 索分批张拉的分析

7.3.2 索多次张拉的分析

7.4 考虑施工过程影响的形态分析

7.4.1 拉索预应力网格结构形态分析概念

7.4.2 形态分析逆迭代法

7.4.3 基于生死单元的施工过程仿真

7.4.4 考虑施工过程影响的形态分析逆迭代法

7.5 工程算例分析

7.5.1 长江防洪模型试验大厅——拱支预应力网壳结构

7.5.2 深圳市游泳跳水馆——斜拉网格结构

7.5.3 弦支穹顶算例1

7.5.4 弦支穹顶算例2——常州体育馆弦支穹顶

第八章 拉索预应力网格结构的预应力施工控制

8.1 基于预应力张拉递推系统的拉索索力控制

8.1 _1索力递推系统

8.1.2 基于索力观测值的预应力施工方案决策

8.2 基于预应力张拉递推系统的结构位移控制

8.2.1 位移递推系统

8.2.2 基于位移观测值的预应力施工方案决策

8.2.3 基于索力位移观测值的预应力施工方案决策

8.3 基于结构响应观测值的动态反馈控制

8.3.1 动态反馈控制思想

8.3.2 BP神经网络

8.3.3 预应力实施全过程反馈控制方法的步骤

8.4 工程算例分析

8.4.1 基于张拉递推系统的控制算例

8.4.2 基于结构响应观测值的反馈控制算例

第九章 拉索预应力网格结构的优化设计

9.1 考虑预应力实施过程的全过程优化设计

9.1.1 全过程优化设计概念与模型

9.1.2 预应力结构实施过程预应力施加次数与施加方案的讨论

9.1.3 优化模型求解的三级优化思路

9.1.4 各级优化方法

9.1.5 数值算例

9.2 拉索预应力网格结构的模糊优化设计

9.2.1 模糊优化模型

9.2.2 A一水平截集法

9.2.3 两阶段优化设计方法

9.2.4 数值算例

9.3 拉索预应力网格结构的可靠性优化

9.3.1 基于可靠度的结构优化数学模型

9.3.2 基于可靠度的结构的优化设计方法

9.3.3 基于APDL的ANSYS有限元优化技术

9.3.4 优化算例

第十章 拉索预应力网格结构的模型试验

10.1 多向误差可调节点

10.1.1 可调节点概念

10.1.2 多向误差可调节点构造

10.1.3 多向误差可调节点性能

10.2 弦支穹顶结构模型设计

10.2.1 模型设计

10.2.2 构件设计

10.2.3 荷载设计

10.2.4 实验仪器及观测方案

10.3 弦支穹顶结构预应力实施过程控制试验研究

10.3.1 弦支穹顶结构预应力实施过程位移控制试验研究

10.3.2 弦支穹顶结构预应力实施过程索力控制试验研究

10.4 静力试验结果

《拉索预应力网格结构的分析理论、施工控制与优化设计》结合作者近年的研究成果与工程实践，针对拉索预应力网格结构（Prestressed Reticulatedstructures，PRS）的分析理论、施工控制与优化设计进行了较详细的介绍与讨论，主要包括：基于初弯曲单元的有限元分析理论、典型PRS结构的非线性静力稳定分析、PRS结构的非线性地震响应及其半主动控制、PRS结构基于时域分析的风振响应及其风振系数、PRS结构考虑施工误差的可靠性分析、PRS结构基于索初始形变的张拉全过程分析、PRS结构基于张拉递推系统和结构响应观测的预应力施工控制、PRS结构的全过程优化设计理论及模糊优化与可靠性优化方法、基于多向误差可调节点的PRS结构模型试验。
　　《拉索预应力网格结构的分析理论、施工控制与优化设计》中针对提出的方法给出了具体的分析（求解）过程和工程（数值）算例，可供教学、设计和科研工作者参考使用，也可作为高等院校本科高年级和研究生相关课程的辅助教材。