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浙大鋼構教大家認識膜結構設計
瀏覽次數：2923次發(fā)布時(shí)間：2014/06/06
　　膜結構的設計主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問(wèn)題。通過(guò)體形設計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標、結構形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒(méi)有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，因此其剛度和穩定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預應力來(lái)提高，對膜結構而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿(mǎn)足在一定邊界條件、一定預應力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。目前膜結構找形分析的方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結構考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著(zhù)形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要精確計算結構的變形和應力要用幾何非線(xiàn)性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預應力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應力增加而另一個(gè)方向應力減少，這就要求施加初始張應力的程度要滿(mǎn)足在最不利荷載作用下應力不致減少到零，即不出現皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導致膜材料破壞，如果初始預應力施加過(guò)高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預應力的確定要通過(guò)荷載計算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結構通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結構工程中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，這正是裁剪分析的主要內容。
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