從結(jie)構方式(shi)上大(da)致可分為骨架式(shi)、張拉式(shi)、充氣式(shi)膜結(jie)構3種形式(shi)。
骨架(jia)式(shi)膜(mo)結(jie)構以(yi)鋼構或是集成材構成的屋(wu)頂骨架(jia)后,在其上方張拉膜(mo)材的構造形式(shi),下部支撐結(jie)構安定(ding)性(xing)高,因屋(wu)頂造型比較單純,開口部不易受限制,且經濟效益(yi)高等特點,廣泛適用于(yu)任何大,小規模的空間。
張拉式膜(mo)結構(gou)以膜(mo)材(cai)(cai)、鋼索及(ji)支(zhi)柱(zhu)構(gou)成,利(li)用鋼索與(yu)支(zhi)柱(zhu)在(zai)膜(mo)材(cai)(cai)中導入張力以達安定的(de)形式。除了可(ke)實踐具創意,創新且美(mei)觀的(de)造(zao)(zao)型外,也(ye)是最(zui)能(neng)展現(xian)膜(mo)結構(gou)精(jing)神的(de)構(gou)造(zao)(zao)形式。近(jin)年來(lai),大型跨距空(kong)間也(ye)多采(cai)用以鋼索與(yu)壓(ya)縮材(cai)(cai)構(gou)成鋼索網來(lai)支(zhi)撐上部膜(mo)材(cai)(cai)的(de)形式。因施(shi)工精(jing)度(du)要求高,結構(gou)性能(neng)強,且具豐富(fu)的(de)表現(xian)力,所以造(zao)(zao)價略高于骨架式膜(mo)結構(gou)。
充(chong)氣式(shi)膜結構(gou)充(chong)氣式(shi)膜結構(gou)是將(jiang)膜材固定于屋(wu)頂結構(gou)周邊(bian),利(li)用送風系統讓室(shi)內氣壓上升到一定壓力后,使(shi)屋(wu)頂內外(wai)產生壓力差,以(yi)抵抗外(wai)力,因利(li)用氣壓 來支(zhi)撐,及(ji)鋼索作為輔(fu)助材,無需(xu)任何梁,柱(zhu)支(zhi)撐,可得更大(da)的空間,施(shi)工(gong)快捷,經濟效(xiao)益高(gao)(gao),但需(xu)維持(chi)進行24小時送風機運(yun)轉(zhuan),在持(chi)續運(yun)行及(ji)機器維護(hu)費用的成本上較高(gao)(gao)。
膜結(jie)構設(she)計主要包括(kuo)以下內(nei)容:
1.初始態分(fen)析:確保生成形狀穩定、應(ying)力分(fen)布均勻(yun)的三維平衡曲面,并能夠抵(di)抗(kang)各種可(ke)能的荷載工況;這(zhe)是一個反復修正的過程。
2.荷載(zai)(zai)態(tai)分析:張拉膜結(jie)構(gou)(gou)自(zi)身重(zhong)量(liang)很輕,僅(jin)為鋼結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)1/5,混凝土結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)1/40;因此膜結(jie)構(gou)(gou)對地震力(li)有(you)良好的(de)(de)(de)適應(ying)性,而對風的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)較為敏感。此外(wai)還要考(kao)慮(lv)雪荷載(zai)(zai)和活荷載(zai)(zai)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。由于目前觀測資料尚少,故對膜結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)設計通常(chang)采用(yong)(yong)安全系數法。
3.主要(yao)結構(gou)(gou)構(gou)(gou)件尺寸的(de)確定,及(ji)對(dui)支(zhi)承結構(gou)(gou)的(de)有限元分析。當支(zhi)承結構(gou)(gou)的(de)設(she)計方(fang)法與膜(mo)結構(gou)(gou)不(bu)同時,應注(zhu)意不(bu)同設(she)計方(fang)法間的(de)系數(shu)轉(zhuan)換(huan)。
4.連接設計:包括螺栓(shuan)、焊(han)縫(feng)和次要構(gou)件尺寸。
5.剪(jian)裁設(she)計(ji):這一過程應具備必要的試(shi)驗(yan)數據,包括(kuo)所選用膜材的楊(yang)氏模量和剪(jian)裁補償值(應通過雙軸拉伸試(shi)驗(yan)確定(ding))。
膜結(jie)構在方案階段需(xu)要考慮的問題有:
1.預張(zhang)力(li)的大小及張(zhang)拉方式;
2.根據控制荷載來確定膜片的大小和索的布置(zhi)方(fang)式;
3.考慮(lv)膜面(mian)及其固(gu)定件的形狀以(yi)避免(mian)積水(shui)(雪);
4.關鍵節(jie)點的設計,以避免應(ying)力(li)集中;
5.考(kao)慮(lv)膜材的(de)運輸和吊裝;
6.耐久性與(yu)防(fang)火考慮。
在膜結(jie)構設計階段所要考慮的要點有:
1.保證膜面有足夠的曲率,以獲得(de)較大(da)的剛度和美學效果(guo);
2.細(xi)化支(zhi)承(cheng)結(jie)構,以充分(fen)表達透明的(de)空(kong)間和輕巧的(de)形狀(zhuang);
3.簡化膜與(yu)支承結構間的(de)連(lian)接(jie)節(jie)點降低現場施工量。
- 上一篇:膜結構工程在我國的發展
- 下一篇:星飛帶你了解西安膜結構工程設計的基本常識