球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的裁剪分析及研究現(xiàn)狀

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)的裁剪分析及研究現(xiàn)狀

裁剪分析是球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中的重要環(huán)節(jié)，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(jì)算中需要解決兩個(gè)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(yù)應(yīng)力。若裁剪下料計(jì)算分析不當(dāng)，一方面會(huì)給球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)施工造成了很大的困難，另一方面也很容易導(dǎo)致施工成形后，球場(chǎng)建筑外形與設(shè)計(jì)預(yù)期存在較大差異、結(jié)構(gòu)體系中預(yù)應(yīng)力分布不合理，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞。

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)裁剪分析方法主要有兩種：測(cè)地線法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。測(cè)地線是指在任意曲面上的局部范圍內(nèi)，沿著曲面連接兩點(diǎn)的無(wú)數(shù)線段中更短的那一條。使用測(cè)地線法進(jìn)行裁剪下料計(jì)算時(shí)，各個(gè)裁剪片之間的拼接長(zhǎng)度更小，外型規(guī)整，工廠預(yù)制方便。目前，球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)裁剪分析，應(yīng)用更多的就是測(cè)地線法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，統(tǒng)指尋優(yōu)算法在裁剪分析中的應(yīng)用，雖然目前應(yīng)用的不多，但是一直是裁剪分析的研究熱點(diǎn)。

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)裁剪分析的研究現(xiàn)狀：趙杰等基于測(cè)地線法提出了二次測(cè)地線的概念，在兩條相鄰的測(cè)地線之間繼續(xù)連接構(gòu)造一定數(shù)量的測(cè)地線，使得測(cè)地線法的精度得到了一定的提高。程曉艷基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，設(shè)置不同的裁剪片以及預(yù)應(yīng)力釋放方式，通過不斷修正裁剪方式使得平衡應(yīng)力和設(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)更接近，以完成球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)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(wú)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(yīng)力問題基礎(chǔ)上等效節(jié)點(diǎn)力法，并成功的應(yīng)用于球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)裁剪分析中。