




膜结构在方案阶段需要考虑的问题有:
1,预张力的大小及张拉方式;
2,根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式;
3,考虑膜面及其固定件的形状以避免积水(雪);
4,关键节点的设计,以避免应力集中;
5,考虑膜材的运输和吊装;
6,耐久性与防火考虑。
在张拉膜结构设计阶段所要考虑的要点有:
1,保证膜面有足够的曲率,以获得较大的刚度和美学效果;
2,细化支承结构,以充分表达透明的空间和轻巧的形状;
3,简化膜与支承结构间的连接节点,降低现场施工量。
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膜结构设计步骤
(2)脉动风压系数的确定
膜结构在荷载作用下的位移较大,结构位形的变化会对其周围风场产生影响,所以膜结构的风动力响应过程是流固耦合过程。这种动力过程的风洞试验必须采用气动弹性模型,因此实现起来技术难度较大。近年来发展的“数值风洞”技术受到越来越多的重视。如今,膜结构已广泛应用于各类建筑结构中,如:体育场馆、游泳馆、商场、大面积温室、公共建筑、厂房设施等。这种技术简单的说就是将计算流体力学(CFD)和计算结构力学(CSD)技术结合起来,用计算流体力学来模拟结构周围的风场,用计算结构力学来模拟膜结构,再借助某些参数的传递来实现两者之间的耦合作用,不过,该方法还处试验阶段。
膜结构设计裁剪分析步骤:
(2)空间膜条展开成平面膜片
空间膜条展开成平面膜片,即将膜条的三维数据转化成相应的二维数据,采用几何方法,简单可行。但如果膜条本身是个不可展曲面,就得将膜条再剖分成多个单元,采用适当的方法将其展开。膜结构的修补张拉膜结构在安装过程中会有意或无意地造成膜结构膜面出现较小损伤,此时可以进行现场修补。此展开过程是近似的,为保证相邻单元拼接协调,展开时要使得单元边长的变化为。
膜结构设计:应变补偿
膜结构是在预张力作用下工作的,而膜材的裁剪下料是在无应力状态下进行的,因而在确定裁剪式样时,有一个对膜材释放预应力、进行应变补偿的问题。影响膜材应变补偿率的因素可归纳为以下几个方面:
(1)膜面的预应力值及膜材的弹性模量和泊松比,这是影响应变补偿率的直接因素。
(2)主应力方向与膜材经、纬向纤维间的夹角,这一问题变的重要是因为膜材是正交异性材料。
(3)热合缝及补强层,热合缝及补强层的性能不同于单层膜,其应变补偿应区别对待。
(4)环境温度及材料的热应变性能,尤其是双层膜结构环境温度相差较大时,要特别注意。
在荷载分析中,在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别,如发现褶皱单元,可按以下方法处理:
(1)修元刚度:减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献,即修改褶皱单元的刚度矩阵,从而减小自身的实际荷载分担,结果是增加了相临单元的负担。
(2)修改结构刚度:回到找形阶段,对曲面进行修正,即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。