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膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)包括:初始形態(tài)分析、荷載效應(yīng)分析與裁剪分析;
1)初始形態(tài)分析
即找形,指確定結(jié)構(gòu)的初始曲面形狀及相應(yīng)的初始預(yù)應(yīng)力分布。初始形態(tài)分析應(yīng)滿足邊界條件和合理預(yù)張力的要求,并滿足建筑造型和使用功能的要求,3D3S提供非線性有限元法和力密度法進(jìn)行曲面找形。對(duì)于索膜與支承體系共同作用的結(jié)構(gòu)提,在實(shí)際工程中不一定可以找到最小曲面或者最小曲面不是設(shè)計(jì)者所希望得到的曲面,3D3S可實(shí)現(xiàn)控制尋找最小曲面,或者當(dāng)最小曲面迭代次數(shù)很多仍然達(dá)不到給定精度時(shí)改找平衡曲面。在不同迭代步后改找平衡曲面,可以得到不同的曲面形式。當(dāng)然,迭代得越接近最小曲面,改找的平衡曲面膜面應(yīng)力分布越好。
2)荷載分析
指分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力、位移情況。荷載效應(yīng)分析,應(yīng)在初始形態(tài)分析確定的幾何形狀和預(yù)張力的基礎(chǔ)上,考慮各種可能的荷載組合情況對(duì)膜結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時(shí),應(yīng)重新確定初始形態(tài)。
3)裁剪分析
指將薄膜曲面劃分成膜裁剪片并展開(kāi)為平面裁剪下料圖的過(guò)程。裁剪分析是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,裁剪下料圖的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到施工安裝后的平整度,3D3S提供按平面或曲線切割法和測(cè)地線法進(jìn)行裁剪。
我國(guó)《膜結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 158:2004)根據(jù)膜材及相關(guān)構(gòu)件的受力方式將膜結(jié)構(gòu)
分成四種形式:
1) 整體張拉式膜結(jié)構(gòu):指依靠膜本身的預(yù)張力與拉索、支柱共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系;
2) 骨架支承式膜結(jié)構(gòu):指以剛性結(jié)構(gòu)為承重骨架,并在骨架上敷設(shè)張緊膜材的結(jié)構(gòu)體系;
3) 索系支承式膜結(jié)構(gòu):即索穹頂結(jié)構(gòu),由索系和壓桿構(gòu)成的預(yù)應(yīng)力索桿體系為支承骨架,并敷設(shè)張緊膜材的結(jié)構(gòu)體系;
4) 空氣支承式膜結(jié)構(gòu):包括氣承式和氣囊式膜結(jié)構(gòu),指利用膜片內(nèi)外的空氣壓差來(lái)穩(wěn)定膜面,并承受外荷載的結(jié)構(gòu)形式;
膜材料
建筑膜結(jié)構(gòu)的膜材,主要依據(jù)涂層材料分類:
1) PTFE膜材:品質(zhì)優(yōu)越,價(jià)格較高,由聚四氟乙烯(PTFE)涂層和玻璃纖維基層復(fù)核而成;
2) PVC膜材:應(yīng)用廣泛,價(jià)格適中,由聚氯乙烯(PVC)涂層和聚酯纖維基層符合而成;
3) 加面層的PVC膜材:優(yōu)越于PVC膜材,價(jià)格略高,在PVC膜材表面涂幾率偏氟
乙烯(PVDF)或聚氟乙烯(PVF)而成;
《體育設(shè)施膜結(jié)構(gòu)》
《膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)施工項(xiàng)目》
《體育館公園膜結(jié)構(gòu)》