張拉膜結(jié)構(gòu)

張拉膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)邊界條件給膜材施加一定的預(yù)張應(yīng)力,，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)以抵抗外部荷載的作用，因此在一定的初始條件下,，其形狀的確定,、在外荷載作用下膜中應(yīng)力分布與變形以及怎樣用二維的膜材料來(lái)模擬三維的空間曲面等一系列復(fù)雜的問(wèn)題，都需通過(guò)計(jì)算確定,，張拉膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和新算法的提出,。

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膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì),、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(shè)計(jì)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(biāo)、結(jié)構(gòu)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(qiáng)主芤很差,，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言,，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀態(tài),，因此膜曲面形狀較終必須滿(mǎn)足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡,，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析,。膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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,，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變,，因此要準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行,。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力,。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)力減少,，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿(mǎn)足在較不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶,。因?yàn)槟げ牧媳容^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(dǎo)致膜材料破壞,，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過(guò)高，膜材涂變加大,，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少,，對(duì)受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度,。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定,。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)工程中較關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題。

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