索膜结构作为一种新型柔性建筑结构,一般来说其整个设计过程主要包括找形分析、荷载分析和剪裁分析,其中找形分析是整个索膜结构设计过程的关键步骤之一,它直接关系到后续结构设计的可靠性和安全性。目前广泛使用的索膜结构找形方法主要有三种,分别为力密度法、动力松弛法和非线性有限元法,这些方法大多需要设计者的设计经验,需要多次试算,繁琐复杂。随着计算机软硬件的飞速发展,智能优化算法受到研究人员的青睐并广泛的应用于工程实践中。粒子群优化智能算法具有原理简单,参数少,易实现等优点而受到广泛应用。本文针对索膜结构找形和受荷特点,基于粒子群算法实现索膜结构的找形分析,并对找形后受荷产生的褶皱问题进行了研究。本文具体研究工作如下:(1)以受荷后最大支座反力最小为优化目标,以施加在索膜结构上的膜面初始预应力为优化变量,以索、膜等的材料强度限制以及结构应力、位移等为主要约束条件,建立了基于粒子群优化算法的索膜结构找形优化模型,基于MATLAB和ANSYS平台实现了优化建模和计算过程。基于给出的粒子群优化算法,对旋转悬链面、马鞍面、菱形双曲面三种典型索膜结构进行找形优化分析,得到了应力分布均匀,最大支座反力最小的索膜结构最优形状。将得到的结果与力密度法得到结果进行比较,验证了粒子群优化找形算法的正确性。结果表明,旋转悬链面和菱形双曲面的膜面初始预应力为20N/cm时,马鞍面的膜面初始预应力为10N/cm时,找形结果最优,其应力分布均匀,最大支座反力最小,且与力密度法相比,该方法找形快,且找形结果精度高,其中菱形双曲面粒子群找形算法计算的节点坐标结果与解析解的最大误差为4.67%,旋转悬链面的为3.31%,均小于力密度法找形结果。(2)索膜结构找形分析之后所承受的荷载一般是通过膜面的应力重分布来实现的,由于索膜结构的柔性特点,褶皱现象是膜结构承受荷载中经常出现的问题,它会影响膜结构的正常使用,甚至会导致结构破坏。因此索膜结构的褶皱问题是不容忽视的。本文在粒子群智能算法找形结果的基础上,使用非线性有限元法,通过改变施加在膜面上的初始预应力的大小,观察荷载作用下褶皱的数量变化、膜面应力以及结构的竖向位移,以旋转悬链面、菱形双曲面为算例进行褶皱分析。研究表明,对于菱形双曲面,随着初始预应力的增加,索膜结构在荷载作用下褶皱减少直到不出现褶皱,但相应的膜面应力也在增加。对于旋转悬链面,随着初始预应力的增加,索膜结构在荷载作用下膜面应力增加,没有出现褶皱。菱形双曲面和旋转悬链面在不同初始预应力下的竖向位移变化不大。因此,在允许的范围内,可以适当增加初始预应力,减少褶皱的出现。该论文有图44幅,表18个,参考文献67篇。