球场膜结构的裁剪分析及研究现状

球场膜结构的裁剪分析及研究现状

裁剪分析是球场膜结构设计实践中的重要环节，它将找形分析得到的空间曲面通过若干条裁剪线分解成片，然后展开到平面上形成裁剪片以便施工使用。在裁剪分析计算中需要解决两个主要问题：一是将曲面裁剪片展开成平面；二是在曲面展成平面的过程中，释放膜面预应力。若裁剪下料计算分析不当，一方面会给球场膜结构施工造成了很大的困难，另一方面也很容易导致施工成形后，球场建筑外形与设计预期存在较大差异、结构体系中预应力分布不合理，甚至出现结构破坏。

球场膜结构裁剪分析方法主要有两种：测地线法和动态规划法。测地线是指在任意曲面上的局部范围内，沿着曲面连接两点的无数线段中更短的那一条。使用测地线法进行裁剪下料计算时，各个裁剪片之间的拼接长度更小，外型规整，工厂预制方便。目前，球场膜结构裁剪分析，应用更多的就是测地线法。动态规划法，统指寻优算法在裁剪分析中的应用，虽然目前应用的不多，但是一直是裁剪分析的研究热点。

球场膜结构裁剪分析的研究现状：赵杰等基于测地线法提出了二次测地线的概念，在两条相邻的测地线之间继续连接构造一定数量的测地线，使得测地线法的精度得到了一定的提高。程晓艳基于动态规划法，设置不同的裁剪片以及预应力释放方式，通过不断修正裁剪方式使得平衡应力和设计应力状态更接近，以完成球场膜结构的裁剪分析。张莉基于有限元理论提出了两种新的空间曲面的近似展开方法， 一是增量杆单元有限元法；二是板单元有限元法。无论是可展开曲面还是不可展开曲面，均具有很高的精度。胡宇峰提出了基于奇异值分解和平面热应力问题基础上等效节点力法，并成功的应用于球场膜结构裁剪分析中。