(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210497441.1 (22)申请日 2022.05.09 (71)申请人 中国建筑西南设计 研究院有限公司 地址 610000 四川省成 都市金牛区星辉西 路8号 (72)发明人 吴小宾　陈强　陈志强　谢俊乔　 罗甘霖　秦攀　涂雨　龙振飞　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 梁田 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种张力结构找形找力一体化设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种张力结构找形找力一体 化设计方法， 涉及工程结构设计技术领域， 其技 术方案要点是： 构建张力结构关联矩阵； 确立自 由节点力平衡方程I； 确立单元力密度相互关系 的方程II； 确立单元力密度总体大小的方程III； 确立以节点坐标为未知量的自由节点力平衡方 程IV； 确立以自由节点坐标为未知量的方程V： 综 合得到找形找力一体化方程VI： 利用最小二乘 法， 求解找形找力一体化方程VI的近似解； 更新 找形找力一体化矩阵、 找形找力一体化系数； 反 复操作， 直至找形找力一体化方程VI的误差小于 预设误差限值， 完成找形找力。 本发明不再区分 “形”与“力”， 可同时求解节点坐标、 单元力密度， 提高了复杂的张力结构找形找力处 理效率。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 114722479 A 2022.07.08 CN 114722479 A 1.一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特 征是， 包括以下步骤： S1： 建立结构模型， 对结构单 元、 节点进行 标号， 构建张力结构关联矩阵； S2： 确立以单 元力密度为未知量的自由节点力平衡方程 I； S3： 根据单 元预应力功能目标， 确立单 元力密度相互关系的方程 II； S4： 根据结构整体预应力水平， 确立单 元力密度总体大小的方程 III； S5： 确立以节点 坐标为未知量的自由节点力平衡方程 IV； S6： 根据节点 坐标功能目标， 确立以自由节点 坐标为未知量的方程V： S7： 组集步骤S1 ‑S6中的方程I ‑V， 得到以自由节点坐标、 单元力密度为未知量， 综合自 由节点力平衡条件、 节点坐标功 能目标、 单元预应力功能目标及整体预应力水平的找形找 力一体化方程VI： S8： 利用最小二乘法， 求解找形找力一体化方程VI的近似解， 得到找形找力一体化坐 标； S9： 更新找形找力一体化方程VI中的找形找力一体化矩阵、 找形找力一体化系数； 反复 操作， 直至找形找力一体化方程VI的误差小于预设误差限值， 完成找形找力。 2.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S1 中， 所述张力结构关联矩阵的表达式具体为： Cs＝[C Cf] 其中， 分别为自由节点关联矩阵、 固定节点关联矩阵； b、 n、 nf分 别为单元、 自由节点、 固定节点数量。 3.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S2 中， 所述自由节点力平衡方程 I的表达式具体为： 其中， A、 分别为平衡矩阵、 单 元力密度向量、 节点外荷载向量。 4.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S3 中， 所述单 元力密度相互关系的方程 II的表达式具体为： 其中， Ω为单 元预应力功能目标系数矩阵； 为单元力密度向量。 5.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S4 中， 所述单 元力密度总体大小的方程 III的表达式具体为： 其中， qc为预应力总体水平系数； 为单元力密度向量。 6.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S5 中， 所述自由节点力平衡方程 IV的表达式具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114722479 A 2其中， Dg为力密度矩阵； 分别为x、 y、 z 方向的自由节点坐标向量； 分别为x、 y、 z方向考虑支座反力的外荷载向量。 7.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S6 中， 所述以自由节点 坐标为未知量的方程V的表达式具体为： 其中， Ψ、 分别为节点坐 标功能目标系数矩阵、 相关系数； 分别为x、 y、 z方向 的自由节点 坐标向量。 8.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S7 中， 所述找形找力一体化方程VI的表达式具体为： 其中， Λ、 分别为找形找力一体化矩阵、 找形找力一体化坐标、 找形找力一体化系 数。 9.根据权利要求1所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征是， 步骤S8 中， 所述找形找力一体化方程VI的近似解 求解表达式具体为： 其中， 分别为找形找力一体化矩阵、 找形找力一体化坐标； Λ+为找形找力一体化 矩阵Λ的广义逆。 10.根据权利要求1 ‑9任意一项所述的一种张力结构找形找力一体化设计方法， 其特征 是， 所述节点 坐标与单 元预应力功能目标的数量之和等于单 元数减1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114722479 A 3