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浅谈膜结构车棚的基本设计过程

发表时间:2016-12-29 10:16  责任编辑:山东申丰钢结构  点击: 次

  浅谈膜结构车棚的基本设计过程

  由于膜材所特有的非线性力学特点以及膜结构整体所表现的柔性、张力与形态的统一性,其结构设计原理显著区别于传统的混凝土结构、钢结构设计,但又源于一般结构 工程学的设计思想、原理、设计准则”。

  目前,膜结构的设计主要包括总体设计、找形 分析、荷载分析和剪裁分析四个阶段。其中,总体设计为找形分析提供了边界条件, 找形分析所得的初始平衡形态是荷载分析与裁剪分析的基础,荷载分析检验这一平衡形态在荷载作用下的力学性能,裁剪分析是实现找形分析所得到的形状与初始预张力的途径,是膜结构设计的关键技术问题。这四个过程相互联系相互制约,始终贯穿膜结构 设计的全过程。

  膜结构车棚总体设计

  总体设计一般是建筑师根据业主的意图、功能要求、环境条件等初步确定建筑的平 面形状尺寸、空间形式及三维造型、净空体量等.基本确定各控制点的坐标,考虑经济 和施工工艺等技术条件,与膜结构工程师、业主及施工技术人员等一起确定经济合理的 初步设计方案。

  膜结构车棚找形分析

  对于常规的刚性结构来说,结构的几何外形在结构设计之前就己确定。但对于薄膜 结构来说,由于使用了不能承受弯矩、压力的索、膜材料, 在引入预应力之前,其几 何外形具有不确定性,冈而必须对其进行初始形态分析。

  所谓“形”足指结构的形状:“态”是指与“形”相对应的应力分布状态,二者是一映射关系,初始形态分析就 是寻求满足控制点边界条件和预应力荷载平衡条什的膜结构形状以及与之相关的预应 力分布。 在找到初始形态之前,并不能准确地确定结构的初始形状和与之对应的预应力分布 状态,也就是说这时有两个未知的因素:一个是初始形状,另一个是预应力分布状态幢训。 因此,在实际分析中有两种不同的分析思路:

  其一,先给定膜结构车棚结构内预应力分布状态,然后寻求满足膜结构车棚预应力态和边界条件的结构形状

  其二,预先给定膜结构车棚结构的形状,然后求解满足膜结构车棚几何形状要求的自平衡预 应力态在找态分析中,需要已知结构的几何形状, 但建筑设计一般仅能提供结构的边界条件和特征点坐标,而不能详细给出空间膜曲面的具体描述,使得数值分析难以进行,因此在膜结构车棚工程实际中主要应用的是找形分析。

  

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