索杆张力结构设计分析理论方法与工程应用

索杆张力结构的构成和力学机理决定其最本质的特点为力与形的统一性、相关性、非保守性。索杆张力结构是力和形的统一体，力是维持形的基础，形是力的表现。根据索杆张力结构固有的力学机理，其呈现出特有的拓扑和几何形态，可适用于土木工程、航空航天、生物仿生、智能机器人等领域，索杆张力结构应用于不同领域既有差异化个性，也有基础的共同属性。本书结合作者近20年的基础研究和丁程应用研究，力求系统地构建索杆张力结构的理论方法体系，在突出具有共性的设计分析理论方法的基础上，又包含了典型索杆张力结构体系的结构特性分析、结构工程设计等内容，涉及索网、索穹顶、轮辐式张力结构等结构形式。本书可供土木、建筑、航空航天等领域的工程技术人员、设计人员、研究人员和高校研究生参考，也可作为大学本科和研究生的教学参考书，还可作为空间结构方向研究生的专业基础课教材。

序
前言
第1章绪论
1.1索杆张力结构概述
1.1.1索杆张力结构的定义
1.1.2索杆张力结构的力学特点
1.2索杆张力结构的发展与工程应用
1.2.1张拉整体结构
1.2.2索网结构
1.2.3索穹顶结构
1.2.4轮辐式张力结构
1.3索杆张力结构的分析理论与设计方法研究
1.3.1体系分析
1.3.2形态分析
1.3.3构件重要性评估
1.3.4误差敏感性分析和索长误差限值的计算
1.3.5张拉成形分析
1.4本书的主要内容
第2章分析理论体系
2.1引言
2.2张力结构的状态与过程
2.2.1张力结构的状态
2.2.2张力结构的过程
2.3张力结构的理论体系
2.4本章小结
第3章体系分析理论与数值方法
3.1引言
3.2基于平衡矩阵的体系分析
3.2.1平衡方程
3.2.2平衡方程求解
3.2.3数值算例
3.3基于冗余度的体系分析
3.3.1冗余度
3.3.2杆系结构冗余度理论
3.3.3杆系结构冗余度算例
3.4考虑预应力的冗余度体系分析
3.4.1索杆冗余度理论
3.4.2索网冗余度算例
3.4.3索杆张力结构冗余度算例
3.5基于分布式不定值的体系分析
3.5.1分布式静不定
3.5.2分布式动不定
3.5.3算例
3.6分布式冗余度
3.6.1分布式冗余度理论推导
3.6.2冗余度特性与体系分析
3.6.3算例
3.7分布式不定值分析与分布式冗余度分析比较
3.7.1分布式静不定与分布式弹性冗余度的比较
3.7.2分布式动不定与分布式几何冗余度的比较
3.7.3枣庄体育场罩棚的体系分析
3.8本章小结
第4章找力分析理论与数值方法
4.1引言
4.2基于线性调整理论的找力法
4.2.1线性调整理论基本原理
4.2.2找力法公式推导
4.2.3算例
4.3基于平衡矩阵的找力法
4.3.1平衡矩阵理论
4.3.2奇异值分解法
4.3.3算例
4.4基于复位平衡迭代的找力法
4.4.1复位平衡法基本理论
4.4.2复位平衡迭代法
4.4.3算例
4.5基于二次奇异值的找力法
4.5.1基于分布式静不定的分组方法
4.5.2二次奇异值法原理
4.5.3算例
4.6基于投影的找力法
4.6.1欧几里得范数
4.6.2投影矩阵
4.6.3整体可行预应力
4.6.4算例
4.7本章小结
第5章找形分析理论与数值方法
5.1引言
5.2力密度法
5.2.1节点力密度方程
5.2.2索杆结构力密度方程
5.2.3T单元
5.2.4算例
5.3动力松弛法
5.3.1基本方程
5.3.2节点不平衡力
5.3.3数值算法
5.3.4算例
5.4非线性有限元法
5.4.1索杆结构的非线性有限元方程
5.4.2空间梁单元几何刚度矩阵
5.4.3小弹性模量找形
5.4.4算例
5.5协同找形分析
5.5.1协同找形分析基本思路
5.5.2算例
5.6本章小结
第6章预应力分析与优化方法
6.1引言
6.2柔性分析
6.2.1柔性椭球
6.2.2柔性椭球的应用及程序
6.2.3算例
6.3预应力优化方法
6.3.1平衡矩阵奇异值分解和复位平衡联合算法
6.3.2算例
6.4预应力水平优化
6.4.1预应力水平系数
6.4.2算例
6.5本章小结
第7章预张力释放和导入分析方法
7.1引言
7.2预张力释放与零应力态分析
7.2.1线性协调矩阵广义逆法
7.2.2非线性协调矩阵广义逆法
7.2.3算例
7.3预张力导入与预应力态分析方法
7.3.1基本理论
7.3.2可行初始应力
7.3.3预张力导入控制方法
7.3.4算例
7.4本章小结
第8章静荷载响应分析方法与结构静力特性分析
8.1引言
8.2基于最小势能的静力非线性分析方法
8.2.1最小势能法基本原理
8.2.2最小势能法计算方法
8.2.3最小势能法计算流程
8.2.4算例
8.3索网罩棚结构静力特性分析
8.3.1索网罩棚结构分析模型
8.3.2静力特性与参数分析
8.4索穹顶结构静力特性分析
8.4.1索穹顶结构模型
8.4.2静力特性与参数分析
8.5轮辐式张力结构静力特性分析
8.5.1轮辐式张力结构模型
8.5.2静力特性与参数分析
8.6本章小结
第9章动荷载响应分析方法与结构动力特性分析
9.1引言
9.2索杆结构动力特性分析方法
9.2.1模态分析方法
9.2.2基于模态补偿的风振频域分析方法
9.2.3自回归脉动风振时域分析方法
9.3索杆张力结构模态分析
9.3.1索网模态分析
9.3.2索穹顶模态分析
9.4索杆张力结构风振响应特性分析
9.4.1基于频域索网风振响应特性分析
……