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膜的初始形状剖析

膜的形状与系统是修建与结构的共同。安稳的张拉膜曲面为负高斯曲率曲面,其最根本单元为马鞍形双曲抛物面和锥形双曲面。充气膜(气囊式或气承式)曲面为正高斯曲率曲 面,平拉膜(跨度一般小于4-6m)为零高斯曲率曲面。任何杂乱修建形体都由根本方式进行组合,并经过调整详细参数完成规划。


在膜结构初始平衡曲面内预张力是自相平衡的。膜结构的平衡曲面可分为两类:等应力曲面和非等应力曲面。等应力曲面是指膜面内预张力均匀散布,此刻膜面面积最小(即最小曲面)。


非等应力曲面是指膜面内预张力不均匀散布但自相平衡。膜结构初始形状剖析宜首要寻觅应力均匀的最小曲面,在最小曲面不存在的情况下再寻觅应力不均匀的平衡曲面。


膜结构的形状剖析实际上是断定结构中预张力巨细和散布的进程。预张力值的设定应保 证膜材在正常使用状态下不会因温度、徐变和荷载作用等而发生松弛,并应确保膜材在极点气候条件下最大应力小于规划应力,一起应考虑结构张拉的完成和装置便利。


找形剖析的办法现在首要是核算机模仿技能,有力密度法、动力松弛法、小模量几许非线性剖析办法,以及一些特别办法,如面力密度法、受约束最小曲面法等。物理模型是找形 剖析的有益弥补和东西,用皂泡、弹力丝绸等,可断定膜面天然等应力最小曲面,精确合理、明晰直观,但如何将得到的曲面转化为工程使用比较杂乱困难。


找形剖析是工程师使用专傘核算软件对修建师提出的开始修建方式和概念规划进行数值剖析,或用物理模型模仿,寻觅是否存在合理膜曲面,以及曲面详细形状的一个进程。


找形剖析与修建师的联系首要为寻求修建特色与技能完成共同,详细考虑要素包含膜建 筑物理目标,防火、年限等,以及不同膜具有不同合理经济张拉跨度与曲率;首要控制参数,如跨度、柱距、拱壳矢高、膜面曲率、拉索曲率等;根本的方式与系统,创造目的。环绕创造主题,不断调整,进而完善、提高。


预应力是找形剖析重要参数,与膜材、结构系统、膜单元方式、外荷载以及装置办法等密切相关,需综合剖析挑选。不同膜材具有不同的极限强度、线弹性模量、徐变特性与应变补偿值;柔性、半柔性系统结构特性受预应力影响大,而刚性系统影响小;在任何外荷载作用下,膜结构内任何一点两主应力不该一起小于零(褶皱)。


对常用的修建膜材,其预应力水平可在下列范围内选取:


涂覆PTFE玻璃纤维膜:3 —— 8kN/m。


涂覆PVC聚酯纤维膜:1 —— 4kN/m。


膜空间曲率与预应力是一组紧密关联参数。曲率越大坚持安稳性预应力越小,曲率越小则预应力越大。曲率太小,预应力很大,尽管结构抵抗外载荷才干大,但片面添加预应力来平衡外荷载,将导致下部结构过于不合理增强,以及预应力能否在施工中引人和坚持。因而,适当曲率与合理预应力才干完成膜结构“形一与”态“的完美结合,确保合理结构形状与经济性9张拉膜曲率一般为1/8 —— 1/20,边际索曲率一般为1/8 —— 1/12,特别情况可为 1/5 -1/15。


膜面安置指膜面经纬向的空间几许方向摆放,使膜面经向纤维纱线与膜最大主应力方向 共同或尽量共同,纬向纤维纱线与另一主应力方向根本共同,确保受力合理。膜面安置首要 与膜结构根本构成方式、连接构造以及相应的受力特色有关。膜面安置也根本决议了膜裁切线的方向,考虑必要的经济性。


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