




膜结构工程实例
膜结构在中国也不乏工程实例,其中规模很大、***有影响力的膜结构要数1997年竣工的上海八万***育场看台罩棚张拉膜结构工程。膜结构膜材:ETFE由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)生料直接制成。但该膜结构为美国Weidlinger公司设计制作,由此也可以看出中国在该领域与国外******的差距很大。影响中国膜结构广泛应用的主要因素有:国产膜材料性能差,而进口膜材料价格高;尚无商业性的膜结构计算南辅助设计系统;人们对膜结构缺乏足够的认识等。
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膜结构的应用前景
随着工业的发展与计算技术的进步,膜结构也从临时建筑迈入持久性建筑行列,并成为当代充满活力的一种新型大跨度空间结构体系。为提高PVC本身耐老化性能,涂层时常常加入一些光、热稳定剂,浅色透明产品宜加一定量的紫外吸收剂,深色产品常加炭黑做稳定剂。在许多***举办奥运会、世博会的场馆建设中,膜结构以其绚丽 的色极和丰富的造型赢得了人们关注、认同。1995年建成的北京房山游泳馆(跨度33m,1100m2 )与鞍山农委游泳馆(跨度30m,1000m2 )是我国正式应用于工程的空气支承膜结构,标志我国开始启动膜结构的工程建设。1997年通过引进国外膜结构技术建成了上海八万***育场看台挑棚后,又相继建成了青岛颐中体育场挑棚膜结构、杭州游泳馆、网球馆双层膜结构等二百余项膜结构工程,年增长率达20%以上。目前膜结构除了用于体育馆、体育场 等体育设施之外,还广泛应用于商业、教育、交通运输设施等。由于膜结构新颖美观的造型和多变的色 彩,还可用于标识性建筑,例如城市与地方的标识、公园入口标识、展览会标识、行业与会议标识等。然而,目前膜结构在我国尚处于小范围的试验阶段,但随着我国经济实力的增强,新工艺、新材料、新设备的出现,膜结构建筑将成为我国21世纪空间结构的发展主流。
膜结构设计步骤
常用的计算机找形方法:
(3)有限单元法
有限单元法(FiniteElementMethod)***初是用来计算索网结构的非线性迭代方法,但现在已成为较普遍的索膜结构找形方法。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜~30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度。其基本算法有两种,即从初始几何开始迭代和从平面状态开始迭代。显然,从初始几何开始迭代找形要比从平面状态开始来得有效,且所选用的初始几何越是接***衡状态,计算收敛越快,但初始几何的选择并非容易之事。两种算法中均需要给定初始预应力的分布及数值。在用有限元法找形时,通常采用小杨氏模量或者干脆略去刚度矩阵中的线性部分,外荷载在此阶段也忽略。
有限元迭代过程中,单元的应力将发生改变。由膨化PTFE纤维织成的基布两面贴上氟树脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材。求得的形状除了要满足平衡外,还希望应力分布均匀,大小合适,以保证结构具有足够的刚度。因此,找形过程中还有个曲面病态判别和修改的问题,或者叫形态优化(包括几何形态优化、应力形态优化和刚度形态优化等)。用有限元法找形的软件有澳大利亚FABDES等。
经过找形确定的结构初始形状满足了初应力平衡条件并达到预想的形状,但其是否满足使用的要求,还必须进行荷载效应分析。