1.建筑方案設(shè)計(architecture design)
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四川膜結(jié)構(gòu)設(shè)計【工程案例】

文章出處:卓越膜結(jié)構(gòu)作者:卓越網(wǎng)絡(luò)部發(fā)表時間:2020-08-26 14:46:10閱讀:次
  膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于其自身的特點不同于一般傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,技術(shù)上必須經(jīng)過如下4個步驟: 

  1.建筑方案設(shè)計(architecture design) 
  一般同建筑師根據(jù)業(yè)主的意圖、功能要求、環(huán)境條件等初步確定建筑的平面形狀尺寸、空間形式及三維造型、凈空、體量等,并基本確定各控制點的坐標(biāo)。綜合考慮經(jīng)濟(jì)和施工工藝等技術(shù)條件,與膜結(jié)構(gòu)工程師、業(yè)主及施工技術(shù)人員等一起確定經(jīng)濟(jì)合理的初步設(shè)計方案。 
  2.找形分析(form-finding) 
  對于膜結(jié)構(gòu)而言,在沒有施加預(yù)應(yīng)力之前,是沒有結(jié)構(gòu)剛度的,也就是說膜結(jié)構(gòu)任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài)。由于膜材料本身沒有抗彎剛度,其曲面形狀與預(yù)應(yīng)力的大小和分布是一一對應(yīng)的,因此在控制點坐標(biāo)確定后,給定一合理的預(yù)應(yīng)力值及其分布,才能確定合適的膜曲面形狀。預(yù)應(yīng)力值的大小與分布是需根據(jù)多方面的條件進(jìn)行反復(fù)調(diào)整后綜合確定的,這個過程叫找形分析。此過程與方案設(shè)計過程往往密不可分,需反復(fù)調(diào)整方可既滿足建筑形狀的要求又保證結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理及安全可靠。 

  3.荷載分析(load-analysis) 
  膜結(jié)構(gòu)的控制荷載通常是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜結(jié)構(gòu)的變形較大,因此精確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力分布要用幾何非線性方法進(jìn)行。根據(jù)不同工況下計算出的索、膜、梁、桿等結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力分布的更不利情況,來選定索、膜等材料的型號及尺寸,確定詳細(xì)的節(jié)點做法及構(gòu)造措施等。因此,經(jīng)濟(jì)安全的索建筑必須經(jīng)過仔細(xì)地內(nèi)力分析后才能完成,不是憑經(jīng)驗拍在腦袋就能確定的了的,是不能用搭帳篷的的傳統(tǒng)思想不設(shè)計膜結(jié)構(gòu)的。 
  荷載分析的另一個目的是檢驗確定索、膜中初始預(yù)張應(yīng)力,一般不說在找形分析時先根據(jù)經(jīng)驗假定一預(yù)應(yīng)力值一預(yù)應(yīng)力值及分布,然后經(jīng)荷載分析來判斷其合理性,即預(yù)應(yīng)力的大小與分布應(yīng)使在更不利工況下必須滿足使用要求、整體和局部位移要求及排水功能等要求。 
  4.剪裁分析(cutting) 
  剪裁分析就是在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的曲面形體上尋求合理的裁剪位置及其分布,然后按照一定的方法三維曲面展開為二維平面。為物盡其用,一般要按照膜材料幅寬進(jìn)行裁剪,但要兼顧到膜面曲率變化情況。由于膜材料具有雙向異性性質(zhì),故裁剪線的布置要與計算時所設(shè)定的經(jīng)緯向一致,才能保證計算結(jié)果與實際相符。膜材料的裁剪下料通常是在無應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的,如何在預(yù)應(yīng)力的形體上進(jìn)行無應(yīng)力狀態(tài)下的裁剪分析,國內(nèi)外的學(xué)者已進(jìn)行了較為深入的研究,提出了諸如幾何法、更小二乘法、動態(tài)規(guī)劃法與平面熱應(yīng)力原理相結(jié)合的有限元法等方法,但在實際工程中還必須考慮以下幾點。 

  1)必須保證索邊界的工作點不變,對于其他硬性邊界,由于構(gòu)件本身存在一定的空間尺度,可根據(jù)實際情況改變膜的工作點或保持膜的工作點不變,變換連接構(gòu)件的做法,但一般說來后者較困難一些。另外,邊角處膜的剪裁應(yīng)嚴(yán)格按照實際結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法尺寸進(jìn)行裁剪。 
  2)確定膜的經(jīng)緯及膜片之間現(xiàn)場拼接縫的位置。膜的經(jīng)緯向布置會影響觀瞻、膜材的利用率、制作的工作量等,還須與計算模型相吻合?,F(xiàn)場拼接縫處理容易漏雨,所以一般在脊處作為現(xiàn)場縫比較合適。 
 
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