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设计膜结构汽车棚工程的内容有哪些?
- 2021-05-28-

  现代膜结构大多数属于全张力结构,即使结构整体处于张拉应力的作用下,以承受外部横向荷载。张拉膜结构汽车棚通过对索膜施加的预拉应力,使结构张成具有某一几何外形的空间曲面来获取承载力,膜、索、压杆与刚架构成了一个有机的受力整体。膜结构建筑已在我国逐渐兴起。膜结构设计的内容有:

  膜结构在设计方面与传统的建筑有着较大的不同。薄膜结构的建筑设计、结构设计是交互的过程,是没法简单割裂的。它的设计包括了初始形态的分析(即找形分析),受力状态分析与剪裁分析。

  由于膜结构是柔性结构,在完成施加预张力前,不会有固定的形状。因此,薄膜结构的设计中初步问题就是找形的问题。找形问题的实质是寻求作用在尽可能接近建筑师预想的几何外形上,并使结构处处符合力的平衡条件和边界制约条件的索膜预力分布之问题。

  膜结构汽车棚完成找形分析后,还应当进行荷载分析,验算正常使用过程中结构是否有够足的承载力、刚度和稳定性。在荷载作用下,结构一方面要增加索膜应力来发挥材料刚度,其主要是利用索膜结构的强几何非线性特点,通过调整膜曲面的曲率来发挥整体的几何非线性刚度。因此在受力状态分析过程中应检验较大索力、膜面应力是否过大,高过材料承载能力,检验结构在应力状态随荷载变化后是否会出现膜面松弛或褶皱,结构的变形是否在允许范围内。

  膜结构的受力状态分析完成之后,还应进行膜结构的剪裁分析。膜结构在施工之中所应用的膜材是某一幅宽膜材卷,整个结构应分割成许多小块的膜片,在平面上拼接,而后张拉形成整体。所以膜结构的剪裁问题就是空间曲面的展开成平面的问题,存在的问题包括裁剪线的确定、膜片应力释放等。

  有膜结构汽车棚工程采用膜结构软件EASY进行设计。其找形分析理论基础是力密度法。简单来说,力密度法基本的思想是:对于任一索网结构,预先设定索单元内力与索长之比(即力密度的值),对索网的节点列三维空间中的平衡方程。通过代入力密度值,就可以得到关于未知的结点坐标的线性方程组,解之求得结点坐标,便得到此力密度值对应预应力分布作用下的索网空间形态。这种方法的优点是将找形分析转化为解线性方程组问题和可以避免初始坐标假定问题。