膜結(jié)構(gòu)收費(fèi)站膜結(jié)構(gòu)車棚設(shè)計(jì)更突出特點(diǎn)之一就是它形狀的多樣化,張拉膜結(jié)構(gòu)的任意曲面變化,存在著無限的可能性。
膜結(jié)構(gòu)車棚設(shè)計(jì)自身特點(diǎn)有很多,也很好的滿足于現(xiàn)代化建筑的功能性與實(shí)用性。膜結(jié)構(gòu)車棚形態(tài)主要是圓球面或圓柱面,相對(duì)而言沒有可以選擇的樣式。而張拉膜結(jié)構(gòu)的曲面就可以隨著設(shè)計(jì)師們的想象力而任意變化。
膜結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)分析過程中存在三大問題,即形狀確定問題(找形問題)、荷載分析頭號(hào)題和裁剪分析問題。其中,形狀確定問題是更基本的問題,是后兩個(gè)問題分析的基礎(chǔ)。
目前,膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題主要應(yīng)用的方法包括力密度法、動(dòng)力松弛法和非線性有限元法。其中,應(yīng)用更多,也更有效的方法,當(dāng)屬非線性有限元法。
力密度法是由 Linkwitz 及 Schek 等提出的一種用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形方法,若將膜離散為等代的索網(wǎng),該方法也可用于膜結(jié)構(gòu)的找形。所謂力密度是指索段的內(nèi)力與索段長度的比值。把索網(wǎng)或等代的膜結(jié)構(gòu)看成是由索段通過結(jié)點(diǎn)相連而成。在找形時(shí),邊界點(diǎn)為約束點(diǎn),中間點(diǎn)為自由點(diǎn),通過指定索段的力密度,建立并求解結(jié)點(diǎn)的平衡方程,可得各自由結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),即索網(wǎng)的外形。不同的力密度值,對(duì)應(yīng)不同的外形,當(dāng)外形符合要求時(shí),由相應(yīng)的力密度即可求得相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力分布值。
動(dòng)力松弛法是一種求解非線性問題的數(shù)值方法,從二十世紀(jì)七十年代開始被應(yīng)用于索網(wǎng)及膜結(jié)構(gòu)的找形。動(dòng)力松弛法從空間和時(shí)間兩方面將結(jié)構(gòu)體系離散化。空間上將結(jié)構(gòu)體系離散為單元和結(jié)點(diǎn),并假定其質(zhì)量集中于結(jié)點(diǎn)上。如果在結(jié)點(diǎn)上施加激振力,結(jié)點(diǎn)將產(chǎn)生振動(dòng),由于阻尼的存在,振動(dòng)將逐步減弱,更終達(dá)到靜力平衡。時(shí)間上的離散是針對(duì)結(jié)點(diǎn)的振動(dòng)過程而言的。動(dòng)力松弛法不需要形成結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣,在找形過程中,可修改結(jié)構(gòu)的拓?fù)浜瓦吔鐥l件,計(jì)算可以繼續(xù)并得到新的平衡狀態(tài),用于求解給定邊界條件下的平衡曲面