第一章 绪论 1
1.1 工程结构的演化 1
1.2 薄膜结构的发展历程 6
第二章 张拉索-膜结构的选型与设计 15
2.1 柔性壳体的基本力学性能 16
2.1.1 旋转面壳体和滑移向壳体 16
2.1.2 曲面曲率与Gauss曲面 18
2.1.3 柔壳结构的基本方程 19
2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合 21
2.3 结构的支承体系 23
2.4 膜材的剪裁与连接 26
第三章 钢索、膜材的物理、力学性能 29
3.1 钢索的产品规格及性能指标 29
3.2 建筑膜材 30
3.3 膜材的本构模型 32
3.4 弹性主轴方向上的本构关系 34
3.5 非弹性主轴上的本构关系 36
3.5.1 主偏轴间应力转换关系 37
3.5.2 主偏轴间应变转换关系 37
3.5.3 主偏轴间本构矩阵的转换关系 38
3.6 建筑膜材的力学性能参数 39
3.6.1 弹性模量 40
3.6.2 Poisson比 41
3.6.3 剪切模量 42
3.7 膜材强度指标 43
第四章 张拉索-膜结构分析的理论基础和有限元方法 45
4.1 几何非线性分析 45
4.1.1 变形描述及几何方程 45
4.1.2 应力的度量与物理方程 52
4.1.3 平衡方程 54
4.2 有限元方法 56
4.2.1 膜单元 56
4.2.2 索单元 65
4.2.3 结构平衡方程 69
第五章 张拉索-膜结构的形态分析 70
5.1 形态分析的程序实现 71
5.1.1 形态分析时的平衡方程 71
5.1.2 数值分析的Newton-Raphson方法 72
5.1.3 程序流程图 73
5.2 数值分析的精确性检验 75
5.2.1 等应力负Gauss曲率滑移面 75
5.2.2 等应力负Gauss曲率旋转面 78
5.2.3 任意曲面形式 82
5.3 形态分析示例 83
5.3.1 悬链面的选取 83
5.3.2 算例分析 86
5.4 工程算例 89
第六章 膜曲面的裁剪分析 92
6.1 裁剪线的确定 92
6.1.1 生成测地线的改进几何法 92
6.1.2 数值分析的细节处理 93
6.2 膜片的展开 95
6.2.1 展开基准线 95
6.2.2 二次测地线法 96
6.2.3 数值分析的技术处理 98
6.3 裁剪条元的下料尺寸 99
6.4 精确性验证 100
6.4.1 测地线的验证 100
6.4.2 曲面展开的验证 104
6.5 裁剪分析示例 106
6.6 工程算例 109
第七章 张拉索-膜结构的受力分析 115
7.1 单元应力及局部松弛和破坏 116
7.1.1 单元应力增量的计算 116
7.1.2 膜、索松弛与破坏的判断和计算处理 116
7.1.3 受力分析程序流程图 119
7.2 受力分析程序的有效性检验 120
7.3 张拉索-膜结构的受力性能分析 122
7.4 工程结构荷载验算 127
第八章 张拉索-膜结构的连接与节点 134
8.1 膜材与膜材的连接 134
8.2 索与膜的连接 138
8.2.1 膜材与边索 138
8.2.2 膜与脊索、谷索的连接 141
8.3 膜材与刚性边界的连接 142
8.4 索节点 144
8.5 柱节点 146
8.6 索膜节点 148
第九章 张拉索-膜结构分析设计软件CAFA 151
9.1 CAFA的组成 151
9.2 模型建立 152
9.3 形态分析 156
9.4 裁剪分析 156
9.5 荷载分析 162
9.6 数据查询 164
第十章 张拉索-膜结构设计的建筑构思 165
10.1 环境因素与总体构思 166
10.1.1 社会文化及气候环境 166
10.1.2 基地周边环境 169
10.2 空间要素与结构选型 172
10.2.1 空间组合 172
10.2.2 空间形式 178
10.3 形式要素与视觉造型 182
10.3.1 整体形态 182
10.3.2 构造连接 184
附录Ⅰ 曲面理论的基本概念 189
附录Ⅱ 测地曲率与测地线 192
附录Ⅲ 悬链面的表面积公式 193
参考文献 194