尤國強 劉 輝 徐 中 劉劍英

西安翻譯學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)利用索桿的張力成形特性來形成大跨度結(jié)構(gòu)體系，地面索穹頂結(jié)構(gòu)以及空間索桁張力結(jié)構(gòu)均為該結(jié)構(gòu)類型。本文根據(jù)索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的理論研究發(fā)展情況，分別對索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析設(shè)計方法、整體性能分析方法和優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行了總結(jié)和歸納。

農(nóng)戶對貸款的風(fēng)險管控意識不強，對民間借貸過程中隱含的風(fēng)險意識不到位，對借貸中存在的法律知識認(rèn)識不清。而且目前我國還缺乏規(guī)范農(nóng)村金融服務(wù)的法律法規(guī)，現(xiàn)有的只是一些針對銀行業(yè)金融發(fā)展的指導(dǎo)意見和管理規(guī)定，沒有具體的實施細(xì)則，沒有可操作性，不具有明顯的法律效率。尤其是在農(nóng)業(yè)氣候保險、農(nóng)業(yè)擔(dān)保、依托和租賃等方面，我國還存在明顯的法律盲區(qū)[4]，沒有明確的法律法規(guī)來保障農(nóng)村信貸的發(fā)展。

自從溫衡家的木房子塌了以后，奶奶被接去福利院，而她只能被住在隔壁縣城的姨媽接走。陶小西從來沒想過在考大學(xué)以前會跟溫衡分開，雖然不過是隔壁城市，但是他卻一直認(rèn)為誼愛路東西兩頭就是他跟溫衡的世界，現(xiàn)在這個世界卻被擴(kuò)得無限大，也許一不小心他就會弄丟了她。

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)是隨著整體張拉結(jié)構(gòu)的發(fā)展而發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)形式。整體張拉結(jié)構(gòu)是由美國建筑設(shè)計師富勒提出的結(jié)構(gòu)形式概念，因為整體張拉結(jié)構(gòu)設(shè)計中最先提出利用索桿的預(yù)張力特性來進(jìn)行大跨度結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，故它被認(rèn)為是索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的發(fā)展起源。時至今日，無論在地面建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域還是在空間探索領(lǐng)域，索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)均已得到了廣泛的應(yīng)用，各國相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)對這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，目前索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)在地面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用實例和研究文獻(xiàn)都已不在少數(shù)。

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)形態(tài)分析設(shè)計方法的發(fā)展情況

對于索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析設(shè)計方法而言，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)幾何穩(wěn)定性的判別與分析、索網(wǎng)中預(yù)張力的分析與設(shè)計以及預(yù)張力作用下索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形計算是該類結(jié)構(gòu)形態(tài)分析設(shè)計中的三個主要研究內(nèi)容。

對于給定形狀的索網(wǎng)的預(yù)張力分析與計算方面，目前得到較多應(yīng)用且計算效率較高的方法主要有平衡矩陣分析法和力密度法。這兩種方法的相同點為它們的計算都圍繞滿足索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的靜力平衡要求而進(jìn)行，相應(yīng)的計算均為線性計算，因此計算效率均比較高；而它們的不同點在于，平衡矩陣分析法應(yīng)用的對象通常為給定幾何拓?fù)湫问降乃骶W(wǎng)結(jié)構(gòu)，而力密度法應(yīng)用的對象則通常為預(yù)張力分布要求確定、索網(wǎng)幾何拓?fù)湫问轿炊ǖ乃骶W(wǎng)結(jié)構(gòu)。

由于索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)在地面建筑中得到的應(yīng)用較早，因此，目前地面建筑中該類結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究已不在少數(shù)。在這些研究中，文獻(xiàn)對索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，該設(shè)計將索網(wǎng)預(yù)張力和結(jié)構(gòu)單元尺寸作為不同的計算層次進(jìn)行優(yōu)化，從而簡化了索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算復(fù)雜度，降低了計算難度；文獻(xiàn) 對索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，以結(jié)構(gòu)的最大剛度作為優(yōu)化目標(biāo)并得到了符合工程實際需要的最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式；文獻(xiàn)對索桿張力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，該設(shè)計以索桿單元的預(yù)應(yīng)力值和索桿單元的截面尺寸作為設(shè)計變量，并以結(jié)構(gòu)重量最輕作為優(yōu)化目標(biāo)來進(jìn)行優(yōu)化計算，最后得到了較為理想的優(yōu)化結(jié)果。

對于包含索網(wǎng)的柔性結(jié)構(gòu)體系，只有在索網(wǎng)中施加一定的預(yù)張力才能使結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生一定的剛度和特定的形狀。索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)由于包含有索網(wǎng)，故其也是柔性結(jié)構(gòu)體系，也需要在結(jié)構(gòu)中施加一定的預(yù)張力來形成具有一定跨度的張力結(jié)構(gòu)形式。然而，索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)中索網(wǎng)的形式不能根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀要求任意給定——不正確的索網(wǎng)形式將導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)在施加預(yù)張力后無法形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。為此，當(dāng)在給定索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)形狀的條件下進(jìn)行索網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該首先對所設(shè)計的索網(wǎng)的幾何穩(wěn)定性進(jìn)行判別和分析，從而保證所分析設(shè)計的索網(wǎng)不是形態(tài)不確定的機(jī)構(gòu)體系。

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的找形計算一般是指在索網(wǎng)預(yù)張力和初始形態(tài)已經(jīng)給定的條件下對其最終的穩(wěn)定平衡形態(tài)進(jìn)行的求解計算。目前，對索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形計算通常采用的方法包括非線性有限元法、力密度法和動力松弛法。非線性有限元法需要首先對索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)劃分單元并建立其相應(yīng)的有限元平衡方程，然后在一個假定的結(jié)構(gòu)初始構(gòu)形和預(yù)張力分布的基礎(chǔ)上，以各個節(jié)點上的不平衡力為零為目標(biāo)進(jìn)行迭代計算，并最終找到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形態(tài)。非線性有限元法的優(yōu)點是可以處理的單元類型多、通用性強，而該方法的缺點是結(jié)構(gòu)的剛度矩陣在計算中容易發(fā)生奇異，且對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，非線性迭代計算的收斂性也常常難以得到保證。力密度法將索段中的張力與其長度的比值作為力密度參數(shù)，并通過將給定的力密度值代入結(jié)構(gòu)的力平衡方程來求解各節(jié)點的坐標(biāo)實際位置，從而得到需要的索網(wǎng)幾何形狀。這一方法的優(yōu)點是將原有的非線性問題轉(zhuǎn)化為了線性問題，大大降低了求解計算的難度。但該方法存在的問題是，當(dāng)索網(wǎng)中的預(yù)張力未能完全確定時，力密度法同樣也需要通過采用迭代計算的方式來不斷修正力密度值以獲得最終的索網(wǎng)形態(tài)，而這樣一來不但使得計算中結(jié)構(gòu)的預(yù)張力分布難以控制，而且此時該方法也失去了計算簡便的優(yōu)勢。動力松弛法則采用將結(jié)構(gòu)靜力分析計算問題按照動力問題來進(jìn)行處理的思路對索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)展開找形計算。該方法首先把各節(jié)點在初始狀態(tài)時的速度與位移設(shè)置為零，然后跟蹤結(jié)構(gòu)在節(jié)點不平衡力作用下的振動軌跡。當(dāng)這一過程中結(jié)構(gòu)動能達(dá)到最大值時，則將所有節(jié)點的速度均再次設(shè)置為零，并在此時的結(jié)構(gòu)形態(tài)基礎(chǔ)上重行進(jìn)行迭代計算，直至結(jié)構(gòu)的勢能達(dá)到最小、節(jié)點上的不平衡力近似為零為止。動力松弛法的優(yōu)點是計算中無需組裝結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣，且可以處理索單元出現(xiàn)松弛的情況，而該方法的缺點是處理復(fù)雜問題時計算的收斂性仍然難以得到保證。

力法是以結(jié)構(gòu)中的節(jié)點力作為未知量進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的方法。采用力法對索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計算時，一般將結(jié)構(gòu)中的材料原始線性剛度和幾何非線性剛度分開處理，并分別通過內(nèi)力—外載荷關(guān)系建立結(jié)構(gòu)的力平衡方程、通過位移—應(yīng)變關(guān)系建立結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)方程、通過應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系建立結(jié)構(gòu)的本構(gòu)方程。而最后只需求解這些方程便可得到結(jié)構(gòu)中各個節(jié)點力的值，并能夠進(jìn)一步計算出結(jié)構(gòu)的整體性能。位移法則是以結(jié)構(gòu)中的節(jié)點位移作為未知量進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的方法，目前應(yīng)用于索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的位移法主要為非線性有限元法。從總體上看，力法的優(yōu)點是它比位移法具有更廣泛的適用性，該方法不但可以對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析計算，而且還能夠?qū)Σ糠謾C(jī)構(gòu)體系進(jìn)行分析計算；而力法的缺點則是，該方法中用到的平衡矩陣往往為不對稱的滿陣，這將使計算機(jī)對矩陣的存儲量大為增加，而且采用高斯法或奇異值法對矩陣進(jìn)行分解運算時所需的計算量也遠(yuǎn)大于對剛度矩陣進(jìn)行三角分解時所需的計算量。由于力法存在著以上這些缺點，因而它并沒有像位移法一樣得到廣泛的應(yīng)用，目前該方法通常只被應(yīng)用于病態(tài)結(jié)構(gòu)和某些機(jī)構(gòu)體系的分析計算。

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)整體性能分析方法的發(fā)展情況

由于索網(wǎng)體系具有較強的幾何非線性特性，且索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)形、索網(wǎng)的預(yù)張力分布與整體結(jié)構(gòu)的各方面性能均具有較強的關(guān)聯(lián)，故索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的整體性能優(yōu)化設(shè)計是一個不易解決的復(fù)雜問題。

通常情況下，索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)形態(tài)分析與設(shè)計的對象均是已給定幾何拓?fù)湫问降慕Y(jié)構(gòu)。在對該類結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)分析設(shè)計時，通常的設(shè)計步驟為：索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性的判別與分析——將索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的索段等效為直桿并對索網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)張力分析與設(shè)計——代入設(shè)計好的預(yù)張力并對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形計算。

索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法的發(fā)展情況

由于索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)中包含柔性索網(wǎng)體系，因此對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能分析計算時必須要顧及索網(wǎng)的幾何非線性特性和預(yù)張力自平衡特性。目前，在索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)整體性能分析方面主要采用的方法是力法和位移法。

Maxwell 準(zhǔn)則是最早用于索網(wǎng)幾何穩(wěn)定性判別的方法，該準(zhǔn)則根據(jù)結(jié)構(gòu)中鉸接節(jié)點的個數(shù)、索桿單元的個數(shù)以及結(jié)構(gòu)中自由度約束的個數(shù)來判別結(jié)構(gòu)是否為幾何穩(wěn)定的體系。隨著索網(wǎng)幾何穩(wěn)定性研究的進(jìn)一步發(fā)展，人們在研究和應(yīng)用中陸續(xù)找到了不符合Maxwell 準(zhǔn)則要求卻也幾何穩(wěn)定的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，以及高于Maxwell 準(zhǔn)則要求桿件數(shù)卻幾何不穩(wěn)定的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系。由此可知，Maxwell 準(zhǔn)則并不是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)幾何穩(wěn)定的充要條件，而只是該類結(jié)構(gòu)具有幾何穩(wěn)定性的一個必要條件。真正在整體張拉結(jié)構(gòu)體系幾何穩(wěn)定性理論研究方面做出突破性貢獻(xiàn)的是Calladine和Pellegrino。Calladine 自1978年起發(fā)表了一系列文獻(xiàn)，對整體張拉結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行系統(tǒng)的研究，他突破了Maxwell準(zhǔn)則的限定，將鉸接桿系張拉結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性判定問題與結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型方式聯(lián)系在一起，由結(jié)構(gòu)的平衡矩陣分析來取得結(jié)構(gòu)的自應(yīng)力模態(tài)數(shù)和機(jī)構(gòu)位移模態(tài)數(shù)，從而得到了更勝于以往任何方法的全新的鉸接桿系結(jié)構(gòu)分類準(zhǔn)則。此后，Pellegrino 又基于Calladine 的研究進(jìn)一步提出了幾何力法的概念，該方法推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)幾何乘積力的計算方法，并藉此得到了對具有多自應(yīng)力模態(tài)數(shù)的靜不定動不定體系進(jìn)行幾何穩(wěn)定性判定的方法。

AVEVA圍繞著物理工廠、數(shù)字工廠、資產(chǎn)管理以及運營管理等方面不斷的推演自己的產(chǎn)品，進(jìn)行升級換代，賦予數(shù)字化轉(zhuǎn)型更大的利益。AVEVA在整個價值鏈上提供的產(chǎn)品和解決方案，并且在每個解決方案上都有著沉淀、積累，是專注多年的軟件、成熟的軟件。未來AVEVA也會提供更多的集成服務(wù)，幫助客戶打通企業(yè)內(nèi)部的系統(tǒng)。AVEVA希望和客戶共同挖掘，做好數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

從索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究發(fā)展進(jìn)程來看，雖然目前已有的優(yōu)化方法可以在一定程度上有效提高索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)性能，相關(guān)的優(yōu)化研究工作也已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，但現(xiàn)有的優(yōu)化方法仍不能完全滿足索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需求，在這方面還有待進(jìn)行更為深入全面的研究。

總而言之，傳統(tǒng)出租車行業(yè)和網(wǎng)約車在運作模式，價格以及服務(wù)流程等方面確實存在著眾多客觀差異，加上其他代步工具的增長，人們對出租車的需求確實不如過去。但是在如今的“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，這對其來說未必就是件壞事，過去僧多粥少的局面現(xiàn)在可以通過各方面的協(xié)調(diào)合作，未必不能實現(xiàn)社會資源有效利用的最大化，從而實現(xiàn)互惠互利的美好局面。

結(jié)語

依據(jù)索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景和研究趨勢可以預(yù)計，隨著未來新技術(shù)和新材料的出現(xiàn)，在地面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)⒁欢〞性煨透路f、結(jié)構(gòu)更合理、性能更完善的索網(wǎng)張拉結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在人們的眼前。