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)

結合攀達施工的6連桿機構模型，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，對進一步研究攀達施工技術有重要的現實意義。

攀達施工，動力學，模型，載荷

網殼結構的攀達施工方法是一種高效的技術[1-3]。其典型的力學模型是6連桿機構，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。

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，給出了其結點B的坐標和提升點C的坐標之間的關系如下：

(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。因此，將式(1)和式(2)可寫為如下形式：

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

(3)

應用式(3)，可以求得系統在任意時刻的總動能為：

(4)

應用動能定理，并考慮到模型的對稱性，以及假設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的關系后，可以用數值方法求解其相應。進而可以求得模型中各部分的運動特性。

2 幾種情況下系統的動力學響應分析

采用文獻[1]中的一些數據如下：

l1=20.705 m,l2=13.555 m,xC=18.235 m。

應用MATLAB計算以下幾種情況下響應：

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

3 結語

本論文應用動能定理，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。該方程的建立為進一步研究攀達施工技術奠定了基礎。

[1] 董石麟，羅堯治，趙 陽.新型空間結構分析、設計與施工[M].北京：人民交通出版社，2006.

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

[3] 羅永峰，王春江，陳曉明.建筑鋼結構施工力學原理[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[4] 胡 寧，羅堯治.機構設計在大型柱面網殼結構施工中的應用[J].工程設計學報，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 ★：河北大學創業訓練項目(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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