攀达施工的动力学★

刚芹果 赵程彰

(河北大学建筑工程学院，河北 保定 071002)

攀达施工的动力学★

刚芹果 赵程彰

(河北大学建筑工程学院，河北 保定 071002)

结合攀达施工的6连杆机构模型，运用动能定理建立了攀达施工过程动力学方程，并用MATLAB软件计算了几种情况下的动力学响应，对进一步研究攀达施工技术有重要的现实意义。

攀达施工，动力学，模型，载荷

网壳结构的攀达施工方法是一种高效的技术[1-3]。其典型的力学模型是6连杆机构，并对其施工过程进行了静力学分析[1]。然而，施工实际上是一个动力学过程[3]，对一些施工过程中遇到的特殊现象有时只能用动力学才能解释或处理[4]。因此，本文基于攀达施工的6连杆模型，建立了其动力学方程，为今后进一步研究其力学行为奠定了基础。

1 攀达施工过程动力学方程

攀达施工过程的6连杆模型如图1所示。

在文献[1]中，曾对其进行了运动分析，给出了其结点B的坐标和提升点C的坐标之间的关系如下：

(1)

(2)

注意到，在施工过程中，点C的横坐标xC不变，仅纵坐标yC变化，是时间t的函数。因此，将式(1)和式(2)可写为如下形式：

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

(3)

应用式(3)，可以求得系统在任意时刻的总动能为：

(4)

应用动能定理，并考虑到模型的对称性，以及假设各部分的重心在其杆件的中点，得到其动力学方程如下：

(5)

其中，N为点C处受的垂直向上的力。该方程为非线性方程，所以当给定外力N与时间t的关系后，可以用数值方法求解其相应。进而可以求得模型中各部分的运动特性。

2 几种情况下系统的动力学响应分析

采用文献[1]中的一些数据如下：

l1=20.705 m,l2=13.555 m,xC=18.235 m。

应用MATLAB计算以下几种情况下响应：

比较图2和图3可知，缓慢加载的相应也比突加载荷相应缓慢。由图4可知，载荷消失后，系统会由于惯性而继续上升，而后下降。

3 结语

本论文应用动能定理，建立了攀达施工过程6连杆模型的动力学方程，并用MATLAB计算了几种情况下的动力学响应。该方程的建立为进一步研究攀达施工技术奠定了基础。

[1] 董石麟，罗尧治，赵 阳.新型空间结构分析、设计与施工[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 王小盾，余建星，陈志华，等.攀达穹顶技术工法的原理和应用前景[J].建筑技术，2004,35(5)：383-385.

[3] 罗永峰，王春江，陈晓明.建筑钢结构施工力学原理[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4] 胡 宁，罗尧治.机构设计在大型柱面网壳结构施工中的应用[J].工程设计学报，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 ★：河北大学创业训练项目(项目编号：201410075012)

刚芹果(1967- )，男，教授； 赵程彰(1991- )，男，在读本科生

TU311.3

A