(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211002303.8 (22)申请日 2022.08.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115081097 A (43)申请公布日 2022.09.20 (73)专利权人 中国建筑第六工程局有限公司 地址 300451 天津市滨 海新区杭州道街杭 州道72号 专利权人 天津城建 设计院有限公司 (72)发明人 韩振勇　王秀艳　 (74)专利代理 机构 天津市新天方专利代理有限 责任公司 12104 专利代理师 张永芬 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 杨欢 (54)发明名称 一种单拱空间索组合结构找形方法 (57)摘要 本发明是一种单拱空间索组合结构找形方 法， 具体步骤为： 初拟单拱线形， 划分并进行单拱 节点、 单元编号； 确定空间索的根数及拱上挂索 位置； 确定空间索在另一端的挂索位置， 确定吊 索拉力； 将空间拱组合结构投影为x ‑z平面、 x‑y 平面两个耦合计算模型； 划分拱单元、 定义其轴 力， 求解索力三方向分量； 拱肋自重计算确定； 计 算拱单元轴力三分量， 拱单元沿x方向长度分量； 拱脚节点水平推力赋初值， 其它节 点水平推力计 算； n*n矩阵数据形成； 定义坐标行列式； 定义荷 载行列式； 求解矩阵， 得到坐标行列式的初步解； 满足设计精度后结束迭代计算。 本发 明不进行有 限元分析， 避免了超静定结构及非线性分析， 降 低了结构计算时长， 提高了结构设计效率。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115081097 B 2022.11.01 CN 115081097 B 1.一种单 拱空间索组合结构找形 方法， 其特 征在于， 具体步骤为： S1： 初拟单 拱线形， 划分并进行 单拱节点、 单 元编号： 初拟单拱的线形为二次抛物线形， 划分单拱节点数为n， 令拱脚处节点分布为1号、 n号， 若令i作为任意 一节点编号， 则其 余任意一节点i的分布范围为2号~n‑1号； S2： 确定空间索的根数及拱 上挂索位置： 确定空间索的根数为 n‑2， 其在单 拱上的挂索位置对应为2号~n‑1号； S3： 确定空间索 在另一端的挂索位置， 确定吊索拉力： 确定空间索另一端的挂索位置， 赋值各吊索张拉力分布为 Fi； S4： 将空间拱组合结构投影为x ‑z平面、 x‑y平面两个耦合计算模型： 建立笛卡尔坐标系， 令单拱水平投影方向为x方向， 单拱高度 方向分布为y、 z方向， 任意 一拱节点i的三维坐标为 （ xi， yi， zi） ， 将索拱组合结构沿x ‑z平面、 x‑y平面做投影， 形成两个 耦合的平面拱计算模型； S5： 划分拱 单元、 定义其轴力， 求 解索力三方向分量： 定义拱节点i ‑1至节点i之间的单元为拱单元 Li‑1， 定义拱单元 Li‑1受到的轴力为 Ni‑1， 定 义吊索力 Fi在x、 y、 z三个方向的分力分布为 Fxi、 Fyi、 Fzi0； S6： 拱肋自重计算确定： 拱单元重量gi的一半赋值给相邻节点 为外力荷载， 即 Fzi=0.5(gi+gi‑1)+Fzi0； S7： 计算拱 单元轴力三分量， 拱 单元沿x方向长度分量： 定义拱单元轴力 Ni‑1在x、 y、 z三个方向的分力 分布为Nx,i、 Ny,i、 Nz,i， 定义拱单元 Li‑1在x 方向的长度分量 为Δxi； S8： 拱脚节点水平推力赋初值， 其它节点水平推力计算： 定义拱脚节点1处的水平推力 H1并赋初值后， 其它任意 一节点i的轴力水平分为 ； S9： n*n矩阵数据形成： 定义n*n矩阵N=权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081097 B 2； S10： 定义 坐标行列式： 定义拱节点在z、 y方向的坐标 行列式分别为 、 ； S11： 定义荷载 行列式： 定义荷载 行列式Fz、 Fy方分别为 、 ； S12： 求解矩阵， 得到坐标 行列式的初步 解： 分别求解矩阵NY=Fy与NZ=Fz矩阵式， 得到坐标 行列式Y、 Z的初步解； S13： 判定是否满足设计精度： 由设计规定的拱肋矢高点( xc， zc)， 校验坐标行列式 Z中对应的该点纵 向坐标Z(xc)是否 满足设计误差； 如满足， 迭代计算停止； 如不满足， 修改步骤S 8中的H1后， 继续迭代计算。 2.根据权利要求1所述的一种单 拱空间索组合结构找形 方法， 其特 征在于， 空间索拱结构退变为平面拱、 拉索为竖直布设时， 步骤S5中 Fxi为0， 步骤S8中 Nx,i=H1， 各 节点水平分力均为 H1。 3.根据权利要求1所述的一种单 拱空间索组合结构找形 方法， 其特 征在于， 吊索下方锚固点为岩石、 坚硬地表时， 采用地锚方式， 步骤S5中吊索力 Fi根据该地锚点权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081097 B 3