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張拉式膜結(jié)構(gòu)和充氣式膜結(jié)構(gòu)分類介紹點(diǎn)擊數(shù):102
我們先來(lái)說(shuō)一下膜結(jié)構(gòu)分類,膜結(jié)構(gòu)建筑分類可以按結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分類
按我們平常來(lái)說(shuō),膜結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)來(lái)算的話可分為:骨格式膜結(jié)構(gòu)、張拉式膜結(jié)構(gòu)、充氣式膜結(jié)構(gòu)。 膜結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)形式的分類: 從結(jié)構(gòu)上分可分為:骨架式膜結(jié)構(gòu),張拉式膜結(jié)構(gòu),充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式 1.骨架式膜結(jié)構(gòu) 以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架,在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式,下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高,因屋頂造型比較單純,開(kāi)口部不易受限制,且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),廣泛適用于任何大,小規(guī)模的空間。 2.張拉式膜結(jié)構(gòu) 以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成,利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意,創(chuàng)新且美觀的造型外,也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 近年來(lái),大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來(lái)支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高,結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),且具豐 富的表現(xiàn)力,所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。 3.充氣式膜結(jié)構(gòu) 充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊,利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后,使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差,以抵抗外力,因利用氣壓來(lái)支 撐,及鋼索作為輔助材,無(wú)需任何梁,柱支撐,可得更大的空間,施工快捷,經(jīng)濟(jì)效益高,但需維持進(jìn)行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),在持續(xù)運(yùn)行及機(jī)器維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。 現(xiàn)今,城市中已越來(lái)越多地可以見(jiàn)到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類建筑結(jié)構(gòu)中,在我們的城市中充當(dāng)著不可或缺的角色
膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 . —般規(guī)定 《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》〔08 50068—2001〕規(guī)定,建筑設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為25年、50年、100年,25年為臨時(shí)性建筑,50年為一般工業(yè)與民用建筑,100年為特別重要建筑。 膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總的原則應(yīng)與此相適應(yīng),然而一般膜材的使用壽命、建筑物理特性及特殊功能膜建筑都難以符合此原則。因此,應(yīng)以主體結(jié)構(gòu)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期,對(duì)膜維持統(tǒng)一可靠度,但設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期降低。 膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算主要包括初始形態(tài)分析、荷載效應(yīng)分析和裁剪分析。膜結(jié)構(gòu)的初始形態(tài)確定、荷載效應(yīng)分析、裁剪設(shè)計(jì)是相互影響、相互制約的過(guò)程,需要反復(fù)調(diào)整。同時(shí)還要考慮施工過(guò)程的實(shí)現(xiàn),如施工工藝、初始預(yù)張力等問(wèn)題。 初始形態(tài)分析主要是確定滿足一定初始應(yīng)力分布的膜結(jié)構(gòu)在自平衡狀態(tài)下的幾何形狀。荷載效應(yīng)分析主要是計(jì)算在荷載作用下滿足靜力平衡條件的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移。裁剪分析主要是將空間膜曲面適當(dāng)剖分并展開(kāi)為平面,計(jì)算確定預(yù)張力影響下膜材的裁剪下料圖。 2. 膜結(jié)構(gòu)的非線性 幾何非線性 幾何非線性指在大變形情況下應(yīng)變與位移之間的非線性關(guān)系。當(dāng)結(jié)構(gòu)的位移較大時(shí),應(yīng)變與位移成非線性關(guān)系,這意味著結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生了大位移或大轉(zhuǎn)動(dòng)。所謂大,不一定是指量值很大,而是指不計(jì)及這種位移或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)很大誤差,甚至使分析計(jì)算無(wú)意義。 幾何非線性效應(yīng)一般可分為以下四類: (1)大位移(或大轉(zhuǎn)動(dòng))、小應(yīng)變結(jié)構(gòu)在一定載荷下,盡管應(yīng)變比較小,但會(huì)產(chǎn)生較大的位移,這時(shí)必須考慮變形對(duì)求解過(guò)程的影響,平衡條件等應(yīng)考慮變形后位形。這樣一來(lái),控制方程將體現(xiàn)出明顯的非線性。這種幾何非線性效應(yīng)表示為由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的單元 空間方位變化而引起的結(jié)構(gòu)剛度變化。 (2)大位移、大應(yīng)變典型的問(wèn)題如金屬的成形過(guò)程分析,材料在荷載作用下可能出現(xiàn)的較大非線性彈性應(yīng)變。處理這類大應(yīng)變問(wèn)題時(shí)除了采用非線性的平衡方程和幾何關(guān)系以外,由于大應(yīng)變的特點(diǎn),還需要引人相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,很多大應(yīng)變問(wèn)題和材料的非彈性性質(zhì)相聯(lián)系。 (3)應(yīng)力剛化結(jié)構(gòu)的面外剛度可能大大地受結(jié)構(gòu)中面內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的影響。面內(nèi)應(yīng)力和橫向剛度之間的耦合,通稱為應(yīng)力剛化。薄的、高應(yīng)力的結(jié)構(gòu),如纜索或薄膜結(jié)構(gòu),是最明顯的應(yīng)力剛化的例子。該分析功能適用于任何結(jié)構(gòu),但最適合于抗彎較弱的結(jié)構(gòu)。 (4)旋轉(zhuǎn)軟化 旋轉(zhuǎn)軟化是指動(dòng)態(tài)質(zhì)量效應(yīng)調(diào)整(軟化)旋轉(zhuǎn)物體的剛度矩陣。 由于膜結(jié)構(gòu)中的索、膜構(gòu)件只能承受拉力、不能.承受壓力和彎矩作用,對(duì)外荷載的抵抗主要通過(guò)變形來(lái)實(shí)現(xiàn),因而膜結(jié)構(gòu)在外荷載作用下變形較大,計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性。四種幾何非線性效應(yīng)中,膜結(jié)構(gòu)建筑的計(jì)算分析中涉及(1)和(3)。 材料非線性 膜材是非線性材料,其應(yīng)力-應(yīng)變曲線在應(yīng)力較大時(shí)變化較大,但通常設(shè)計(jì)應(yīng)力比斷裂強(qiáng)度小得多,因此計(jì)算時(shí)可近似認(rèn)為膜材是線彈性的,但應(yīng)考慮膜材的各向異性。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
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