膜結(jié)構(gòu)多變的支撐結(jié)構(gòu)和柔性膜材使建筑物造型更加多樣化,新穎美觀,同時體現(xiàn)結(jié)構(gòu)之美,且色彩豐富,可創(chuàng)造更自由的建筑形體和更豐富的建筑語言。其次,膜建筑屋面重量僅為常規(guī)鋼屋面的1/30,這是其它形式所不能比擬的。其三,施工周期短。其四,膜材有較高的反射性及較低的光吸收低,并且熱傳導(dǎo)性較低,這極大程度上阻止太陽能進(jìn)入室內(nèi)。另外,膜材的半透明性保證了適當(dāng)?shù)淖匀宦⑸涔庹彰魇覂?nèi)。因此能耗很低。膜結(jié)構(gòu)
膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括體形設(shè)計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四個主要方面問題。通過體形設(shè)計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。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度,抗剪強(qiáng)度也很差,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)張應(yīng)力來提高,對膜結(jié)構(gòu)而言,任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài),因此膜曲面形狀zui終必須滿足在一定邊界條件、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。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動力松馳法、力密度法以及有限單元法等。荷載分析既是分析結(jié)構(gòu)在各種荷載工況下的響應(yīng)。而另一個目的是確定、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個方向應(yīng)力增加而另一個方向應(yīng)力減少,這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在zui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)力施加過高,膜材徐變加大,易老化且強(qiáng)度儲備少,對受力構(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)力的確定要通過荷載計算來確定。
1、索的制作:索膜結(jié)構(gòu)鋼索制作一般包括下料、編束、預(yù)張拉、防護(hù)等幾個程序。為了使鋼索在受荷后各根鋼絲或鋼股均勻受力,制索下料時應(yīng)尺寸jing確、等長。一般采用“應(yīng)力”下料,即將開盤、調(diào)直后的鋼絲或鋼絞線在一定張拉力狀態(tài)下好料,在拉應(yīng)力下鋼絲或鋼絞線可以拉直,xiao除一些非彈性因素對長度的影響;此外還要注意同一工程所有的索號料的張力保持一致。鋼絲或鋼絞線的切斷應(yīng)采用切割機(jī)或摩擦鋸片,不得采用電弧切割或氣切割。
2、索的安裝各類鋼索在使用前都必須進(jìn)行預(yù)張力,以xiao除的非彈性形變,保持索在使用階段的彈性工作。索膜結(jié)構(gòu)的索要經(jīng)過 2~3 次反復(fù)張拉后,工作性能才能比較穩(wěn)定。索頭的安裝根據(jù)索頭種類的不同,其安裝方法也不一樣。索頭將索與索具直接連接起來,索頭設(shè)計和加工正確,索端頭的強(qiáng)度一般都能達(dá)到索的極限拉伸強(qiáng)度。索和索頭的耐腐蝕性較差,裸露在大氣作用下會產(chǎn)生銹蝕,索銹蝕以后,截面積減小,承載力降低,結(jié)構(gòu)的使用壽命縮短,因此,防銹對索膜結(jié)構(gòu)來說是至關(guān)重要的。膜結(jié)構(gòu)
索膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中新發(fā)展起來的一種形式,它以性能優(yōu)良的織物為材料,或是向膜內(nèi)充氣,由空氣壓力支撐膜面,或是利用柔性鋼索或剛性支撐結(jié)構(gòu)將面繃緊,形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的膜結(jié)構(gòu)體系。膜結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計選型中的一個主要方案,也成為化纖紡織品應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域,在中國建筑結(jié)構(gòu)中也有長足的進(jìn)展。
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