膜结构设计主要包括以下内容:
1,初始态分析:确保生成形状稳定、应力分布均匀的三维平衡曲面,并能够抵抗各种可能的荷载工况;这是一个反复修正的过程。
2,荷载态分析:张拉膜结构自身重量很轻,仅为钢结构的1/5,混凝土结构的1/40;因此膜结构对地震力有良好的适应性,而对风的作用较为敏感。此外还要考虑雪荷载和活荷载的作用。由于目前观测资料尚少,故对膜结构的设计通常采用安全系数法。
3,主要结构构件尺寸的确定,及对支承结构的有限元分析。当支承结构的设计方法与膜结构不同时,应注意不同设计方法间的系数转换。
4,连接设计:包括螺栓、焊缝和次要构件尺寸。
5,剪裁设计:这一过程应具备必要的试验数据,包括所选用膜材的杨氏模量和剪裁补偿值(应通过双轴拉伸试验确定)。
膜结构在方案阶段需要考虑的问题有:
1,预张力的大小及张拉方式;
2,根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式;
3,考虑膜面及其固定件的形状以避免积水(雪);
4,关键节点的设计,以避免应力集中;
5,考虑膜材的运输和吊装;
6,耐久性与防火考虑。
在张拉膜结构设计阶段所要考虑的要点有:
1,保证膜面有足够的曲率,以获得较大的刚度和美学效果;
2,细化支承结构,以充分表达透明的空间和轻巧的形状;
3,简化膜与支承结构间的连接节点,降低现场施工量
上海诚发膜结构车棚有限公司,是一家专业从事膜结构的研究规划设计、方案设计、施工设计、膜材料制作、钢结构制作、整体施工,安装膜结构工程的专业化企业。公司拥有一支经验丰富又具有创新精神的中青年专业设计和施工队伍。公司始终坚持技术进步和质量的方针,一贯重视工程质量,严格技术管理。公司致力于追求更完美更新颖更精致的工程,愿在膜结构领域真诚为您服务。
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当代索膜结构技术的起源可以追溯到十九世纪具有历史的“帐篷”。举例来说,机械纺纱和织布的出现创造出了便于携带的巨大的帐篷,而帐篷的问世又为十九世纪后半期大量出现的四处流动的马戏团提供了前提条件。有的帐篷(如马戏团帐篷,见图)直径高达50米,由机械制造的亚麻和帆布制成。围绕在圆形吊环四周的四根中柱在帐篷的中心附近支撑着马戏团帐篷。这些就是流动的结构建筑,并由此能够保护人类免受气候的制约。这些设计同时也体现了当代索膜结构主要的特征:可变的表面形状和预应力。
张力膜结构提供无限多样的形状,从而在影响其空间品质方面具有极大的自由度。膜结构找形的过程是一个基于透彻理解这种类型结构的严格的扩展过程。制作简单的物理模型可以与铅笔绘制的草图进行比较,要设计和构建膜结构的每个人员都应试验采用物理建模法。物理建模法有助于理解张力平衡状态下的双弯曲膜结构。皂膜和衣膜模型以及弹性机械建模技术,都可成功地用于此用途。计算机模型的构建,比如物理建模过程,始于边界条件的布局。然后即可通过数值迭代过程来生成三维模型。
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