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          膜結構設計與計算有哪些?

          文章出處:行業動態 編輯:濰坊云升膜結構工程有限公司 發表時間:2021-08-11
            

          膜結構設計與計算有哪些?

          1.一般規定

          (1)膜結構中鋼結構設計部分應符合鋼結構設計規范的要求及其它有關規定。

          (2)膜結構應進行在外荷載作用下的內力和位移計算,并應根據具體情況,對溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的內力、位移進行計算。

          (3)膜結構計算應根據其大變形的特點考慮幾何非線性的影響,對于材料性質可按照線性考慮。

          (4)膜結構中的索、膜只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。設計時應盡量避免在正常使用情況下索膜松弛情況的發生。

          (5)設計中,應保證在荷載作用下膜材料的應力應不大于材料的容許應力。

          2.荷載及荷載效應組合

          (I)膜結構中鋼結構設計部分的荷載及荷載效應組合應按照建筑結構荷載規范進行計算。

          (2)作用于膜結構上的荷載應考慮恒荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載及初始預張力等。荷載標準值應按照建筑結構荷載規范中的有關規定進行取值。

          (3)膜結構設計中風荷載的體形系數應該進行專門研究或通過風洞實驗來確定。

          (4)膜材的內力、應力計算應考慮荷載的短期和長期效應組合,按幾種方式進行組合。

          3.設計步驟

          (I)膜結構的受力狀態可分成預應力零態、預應力成形態和受荷狀態,其全過程分析包括形狀分析、荷載分析、裁剪分析及施工過程設計等。

          (2)形狀分析應確定滿足一定初始應力分布的膜結構在自平衡態的幾何形狀,形狀分析是進行荷載分析和裁剪分析的基礎。

          (3)荷載分析要確定滿足靜力平衡條件的膜結構在荷載作用下的內力和位移。

          (4)裁剪分析就是將空間不可展曲面根據幾何拓撲學理論進行適當的剖分,將剖分的膜片展開為平面,并根據補償法原理確定膜材料的裁剪樣式。

          (5)施工過程設計階段應選擇確定合理的施工步驟和施工工藝,確保施工過程的安全可靠,包括確定引入初始預張力的步驟、安排施工的先后順序等。

          (6)膜結構的形狀分析、荷載分析、裁剪分析和施工過程設計是相互影響、相互制約的,需要反復調整,才能最終得到一個滿足建筑、結構要求的曲面形狀和合適的裁剪方式,按照正確的施工順序,將膜結構張拉成形。

          4.分析計算方法

          (1)在膜結構形狀分析、荷載分析階段,常用的分析計算方法有:力密度法、動力松馳法和非線性有限元法。

          (2)膜結構的裁剪分析方法通常有剛性展平和彈性展平兩種。相鄰裁剪塊的邊界長度應相等。膜結構在裁剪分析中必須考慮張拉預應力的影響,根據膜材的應力應變關系對裁剪膜片的尺寸進行補償。

          (3)膜結構在設計計算時,需對膜材的應力-應變曲線進行線性化處理,假定膜材為線彈性材料。在處理計算結果時要考慮膜材的材料非線性及正交各向異性。

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