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山東幸福膜結(jié)構(gòu)工程有限公司
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膜結(jié)構(gòu)工程的找形部分具體是怎樣的呢？
來源：carenbarnette.com 發(fā)布時間：2020年04月28日
膜結(jié)構(gòu)工程建筑雖是從西方國家引入的,但是我國在這一塊領(lǐng)域上應(yīng)用并不差,針對于這種工程建筑而言,其在造型上往往比較多變性,對于這種工程的搭建而言,其膜結(jié)構(gòu)的造型不僅僅是為了美觀,更是為了保證膜結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定牢固,所以在設(shè)計時的找形就非常重要,在這里小編就針對于膜結(jié)構(gòu)工程找形部分向大家做出解析,希望能夠解答大家對此方面的疑惑!
1.膜結(jié)構(gòu)找形的重要性
膜結(jié)構(gòu)找形是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的起始步驟,在這一過程中,需要綜合考慮建筑的平面/立面要求和建筑功能,以及下部支承條件等因素來確定符合邊界條件和力學(xué)平衡要求的曲面形狀.實際上膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計打破了傳統(tǒng)的“先建筑,后結(jié)構(gòu)”的設(shè)計方式,要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在方案建議階段便緊密結(jié)合在一起,共同確定建筑物的外形.
從力學(xué)的角度來看,膜結(jié)構(gòu)的找形問題可以歸結(jié)為求解空間曲面的初始平衡問題.這一問題包含了如下幾個重要參數(shù):
（1）結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系;
（2）體力和面力;
（3）結(jié)構(gòu)幾何形狀;
（4）幾何邊界條件;
（5）初始預(yù)張力的大小和分布.
其中,結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系是指不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接關(guān)系,在計算機有限元模型中,也可以將其理解為結(jié)構(gòu)單元之間的連接關(guān)系.體力和面力是指結(jié)構(gòu)自重和外荷載,在找形階段外荷載通常為零.結(jié)構(gòu)幾何形狀是找形階段所要求解的,一般屬于未知量.幾何邊界條件和初始預(yù)張力通常由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)建筑條件和施工條件等因素來綜合確定,是找形階段的主要自變量.可以說,找形就是尋求以上諸多因素的平衡點.
2.膜結(jié)構(gòu)找形注意事項
（1）曲面的彎曲應(yīng)在兩個方向上互反,即應(yīng)為負高斯曲面.張力膜結(jié)構(gòu)受風(fēng)壓力和風(fēng)吸力作用,利用方向互反的曲面,可以使膜面在兩個方向上相互制約,有效傳遞外荷載;
（2）避免出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域.曲面上出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域,意味著曲面的自然剛度低,承受豎向荷載的能力弱,容易積水或積雪;為了增加扁平區(qū)域曲面的剛度,需要給曲面施加非常大的預(yù)應(yīng)力,這就會導(dǎo)致作用于邊界構(gòu)件上的力很大,甚至無法實施;
（3）曲面上的高低起伏宜平緩,避免出現(xiàn)“尖角”.曲率變化過于劇烈會導(dǎo)致應(yīng)力集中;
（4）合理確定支承點的位置,以保證膜面具有較大的曲率.沿膜主曲率方向的拱高與弦長之比宜大于1:20;
（5）在條件許可的條件下,宜優(yōu)先選擇柔性邊緣構(gòu)件（索）和活動式連接方法（如桅桿頂部采用浮動式帽圈/節(jié)點用鉸接連接構(gòu)造）,以適應(yīng)變形/保證膜內(nèi)應(yīng)力盡可能均勻,避免在荷載作用下膜材出現(xiàn)應(yīng)力集中或褶皺;
（6）對于比較重要的膜結(jié)構(gòu),應(yīng)在膜材之外布置適當(dāng)數(shù)量的附加拉索對主要支承構(gòu)件進行固定,以保證結(jié)構(gòu)不會因膜材的破損而倒塌;
（7）支承結(jié)構(gòu)的布置還要考慮具體的施工過程/二次張拉和膜材更換等問題;
（8）單片膜的跨度不宜超過15米,覆蓋面積不宜超過400米;如果超過此限值,應(yīng)適當(dāng)增設(shè)加強索;
（9）預(yù)張力的大小需要預(yù)期的形狀和設(shè)計荷載來確定.在設(shè)計荷載的作用下,應(yīng)保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有維持曲面形狀的拉應(yīng)力值.預(yù)張力過小會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載的作用下出現(xiàn)較大的振動;預(yù)張力過大又會給支承結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）的設(shè)計和施工張拉帶來困難.通常對于PVC膜材,預(yù)張力水平為1～3kN/m,對于PTFE膜材,預(yù)張力水平為3～6kN/m.
膜結(jié)構(gòu)工程的找形在一定程度上考驗技術(shù)人員的操作能力,一個工程的完工,往往從其外表的美觀性以及內(nèi)部的實用性就可以看出廠家的施工人員的技術(shù)實力,好了,我們的內(nèi)容分享就到這,下期繼續(xù)向大家介紹新的資訊!
膜結(jié)構(gòu)找形是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的起始步驟,在這一過程中,需要綜合考慮建筑的平面/立面要求和建筑功能,以及下部支承條件等因素來確定符合邊界條件和力學(xué)平衡要求的曲面形狀.實際上膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計打破了傳統(tǒng)的“先建筑,后結(jié)構(gòu)”的設(shè)計方式,要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在方案建議階段便緊密結(jié)合在一起,共同確定建筑物的外形.
從力學(xué)的角度來看,膜結(jié)構(gòu)的找形問題可以歸結(jié)為求解空間曲面的初始平衡問題.這一問題包含了如下幾個重要參數(shù):
（1）結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系;
（2）體力和面力;
（3）結(jié)構(gòu)幾何形狀;
（4）幾何邊界條件;
（5）初始預(yù)張力的大小和分布.
其中,結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系是指不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接關(guān)系,在計算機有限元模型中,也可以將其理解為結(jié)構(gòu)單元之間的連接關(guān)系.體力和面力是指結(jié)構(gòu)自重和外荷載,在找形階段外荷載通常為零.結(jié)構(gòu)幾何形狀是找形階段所要求解的,一般屬于未知量.幾何邊界條件和初始預(yù)張力通常由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)建筑條件和施工條件等因素來綜合確定,是找形階段的主要自變量.可以說,找形就是尋求以上諸多因素的平衡點.
2.膜結(jié)構(gòu)找形注意事項
（1）曲面的彎曲應(yīng)在兩個方向上互反,即應(yīng)為負高斯曲面.張力膜結(jié)構(gòu)受風(fēng)壓力和風(fēng)吸力作用,利用方向互反的曲面,可以使膜面在兩個方向上相互制約,有效傳遞外荷載;
（2）避免出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域.曲面上出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域,意味著曲面的自然剛度低,承受豎向荷載的能力弱,容易積水或積雪;為了增加扁平區(qū)域曲面的剛度,需要給曲面施加非常大的預(yù)應(yīng)力,這就會導(dǎo)致作用于邊界構(gòu)件上的力很大,甚至無法實施;
（3）曲面上的高低起伏宜平緩,避免出現(xiàn)“尖角”.曲率變化過于劇烈會導(dǎo)致應(yīng)力集中;
（4）合理確定支承點的位置,以保證膜面具有較大的曲率.沿膜主曲率方向的拱高與弦長之比宜大于1:20;
（5）在條件許可的條件下,宜優(yōu)先選擇柔性邊緣構(gòu)件（索）和活動式連接方法（如桅桿頂部采用浮動式帽圈/節(jié)點用鉸接連接構(gòu)造）,以適應(yīng)變形/保證膜內(nèi)應(yīng)力盡可能均勻,避免在荷載作用下膜材出現(xiàn)應(yīng)力集中或褶皺;
（6）對于比較重要的膜結(jié)構(gòu),應(yīng)在膜材之外布置適當(dāng)數(shù)量的附加拉索對主要支承構(gòu)件進行固定,以保證結(jié)構(gòu)不會因膜材的破損而倒塌;
（7）支承結(jié)構(gòu)的布置還要考慮具體的施工過程/二次張拉和膜材更換等問題;
（8）單片膜的跨度不宜超過15米,覆蓋面積不宜超過400米;如果超過此限值,應(yīng)適當(dāng)增設(shè)加強索;
（9）預(yù)張力的大小需要預(yù)期的形狀和設(shè)計荷載來確定.在設(shè)計荷載的作用下,應(yīng)保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有維持曲面形狀的拉應(yīng)力值.預(yù)張力過小會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載的作用下出現(xiàn)較大的振動;預(yù)張力過大又會給支承結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）的設(shè)計和施工張拉帶來困難.通常對于PVC膜材,預(yù)張力水平為1～3kN/m,對于PTFE膜材,預(yù)張力水平為3～6kN/m.
