攀達施工的動力學★

剛芹果 趙程彰

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071002)

攀達施工的動力學★

剛芹果 趙程彰

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071002)

結(jié)合攀達施工的6連桿機構(gòu)模型，運用動能定理建立了攀達施工過程動力學方程，并用MATLAB軟件計算了幾種情況下的動力學響應(yīng)，對進一步研究攀達施工技術(shù)有重要的現(xiàn)實意義。

攀達施工，動力學，模型，載荷

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的攀達施工方法是一種高效的技術(shù)[1-3]。其典型的力學模型是6連桿機構(gòu)，并對其施工過程進行了靜力學分析[1]。然而，施工實際上是一個動力學過程[3]，對一些施工過程中遇到的特殊現(xiàn)象有時只能用動力學才能解釋或處理[4]。因此，本文基于攀達施工的6連桿模型，建立了其動力學方程，為今后進一步研究其力學行為奠定了基礎(chǔ)。

1 攀達施工過程動力學方程

攀達施工過程的6連桿模型如圖1所示。

在文獻[1]中，曾對其進行了運動分析，給出了其結(jié)點B的坐標和提升點C的坐標之間的關(guān)系如下：

(1)

(2)

注意到，在施工過程中，點C的橫坐標xC不變，僅縱坐標yC變化，是時間t的函數(shù)。因此，將式(1)和式(2)可寫為如下形式：

xB=f(yC),yC=g(yC)

(3)

應(yīng)用式(3)，可以求得系統(tǒng)在任意時刻的總動能為：

(4)

應(yīng)用動能定理，并考慮到模型的對稱性，以及假設(shè)各部分的重心在其桿件的中點，得到其動力學方程如下：

(5)

其中，N為點C處受的垂直向上的力。該方程為非線性方程，所以當給定外力N與時間t的關(guān)系后，可以用數(shù)值方法求解其相應(yīng)。進而可以求得模型中各部分的運動特性。

2 幾種情況下系統(tǒng)的動力學響應(yīng)分析

采用文獻[1]中的一些數(shù)據(jù)如下：

l1=20.705 m,l2=13.555 m,xC=18.235 m。

應(yīng)用MATLAB計算以下幾種情況下響應(yīng)：

比較圖2和圖3可知，緩慢加載的相應(yīng)也比突加載荷相應(yīng)緩慢。由圖4可知，載荷消失后，系統(tǒng)會由于慣性而繼續(xù)上升，而后下降。

3 結(jié)語

本論文應(yīng)用動能定理，建立了攀達施工過程6連桿模型的動力學方程，并用MATLAB計算了幾種情況下的動力學響應(yīng)。該方程的建立為進一步研究攀達施工技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

[1] 董石麟，羅堯治，趙 陽.新型空間結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計與施工[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 王小盾，余建星，陳志華，等.攀達穹頂技術(shù)工法的原理和應(yīng)用前景[J].建筑技術(shù)，2004,35(5)：383-385.

[3] 羅永峰，王春江，陳曉明.建筑鋼結(jié)構(gòu)施工力學原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4] 胡 寧，羅堯治.機構(gòu)設(shè)計在大型柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用[J].工程設(shè)計學報，2003,10(1)：47-51.

Dynamics of Pantadome’s construction★

Gang Qinguo Zhao Chengzhang

(CollegeofArchitectureandCivilEngineering,HebeiUniversity,Baoding071002,China)

Combining with six-bar linkage mechanism model of Pantadome’s construction, the paper establishes dynamic equation of Pantadome’s construction process by applying kinetic energy theorem, and calculates dynamic response by using MATLAB software, which has significant meaning for further studying Pantadome’s construction technology.

Pantadome’s construction, Dynamics, model, load

1009-6825(2015)07- 0026- 02

2014-12-15 ★：河北大學創(chuàng)業(yè)訓練項目(項目編號：201410075012)

剛芹果(1967- )，男，教授； 趙程彰(1991- )，男，在讀本科生

TU311.3

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