评估空间弧形框架的不稳定

2015年2月18日

从法国的卢浮宫到瑞典的Globen，空间框架已被用作建设许多现代建筑的基础。在设计空间框架时，我们需要评估不稳定性的风险。

现代建筑建筑中的设计元素

卢浮宫凭借其著名的历史艺术品展示了法国巴黎的核心地标。随着卢浮宫的受欢迎程度越来越大 - 最终被评为世界上最受欢迎的博物馆之一 - 很明显，该建筑物的原始入口不再能够每天处理大量的客人。需要更大容量的入口促使建造卢浮宫金字塔在1989年博物馆的庭院内。该结构现在是建筑物的主要入口，降落游客进入宽敞的大厅，然后将其移至博物馆层面。

卢浮宫金字塔的照片。
卢浮宫金字塔。（“卢浮宫博物馆的庭院，带有金字塔的院子”，由阿尔维斯加斯帕（Alvesgaspar）作出的作品。创意共享归因类似于共享的3.0，通过Wikimedia Commons）。

与卢浮宫的古典建筑相比，金字塔基于一种更现代的设计方法 - 太空框架。A空间框架是一种类似桁架的结构，由形成几何图案的互锁支柱组成。这些结构几乎不需要内部支撑，在结构工程中提供了轻巧，优雅的解决方案。此外，由于其固有的刚度，空间框架能够跨越大面积，同时保持强烈的阻力。

卢浮宫金字塔只是基于空间框架设计的建筑物的一个例子。许多其他结构，例如英格兰的伊甸园项目和瑞典的Globen，也将太空框架作为其建设的基础。凭借其在现代建筑中的共同应用，重要的是研究负载如何影响此类结构的稳定性。

在空间框架上施加负载

在新的Comsol Multiphysics版本5.0模型中，空间弧形框架的不稳定，我们设置并分析一个空间框架。在此基准模型中，框架在各个点进行集中载荷，并实现了较小的侧向负载以打破结构的对称性。空间框架和所施加载荷的描述是基于“任意旋转的混合共旋转3D梁元件” Z.X.Li和L. Vu-Quoc。

示意图说明了空间框架的几何形状。
示意图描述了空间框架的几何形状。