膜結構研究的主要問題
1、找形(Form-finding)或更進一步叫“形態理論”;
2、考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
3、結構在風荷載作用下的動力穩定性;
4、裁剪優化;
5、膜與索及支承結構間的相互作用。
膜結構車棚的設計要點:
1、根據實際測量的數據在電腦中畫出設計圖紙。在設計圖紙的過程中,要確定建筑平面的尺寸,造型實際效果圖,凈空體量。確定好各個點的坐標等,在實際中設計的難點在于,載荷的施加位置,是將力施加在膜結構上還是鋼構件上呢,這都需要科學的計算來確定。
2、設計出初始形態曲面,因為膜結構材料本身是一種膜布結構,無法產生剪切力,也不像鋼材那樣可以靠自身的特性產生剛度。因此如何將鋼架和柱子放置,形成初始曲面來覆蓋膜結構材料。這里需要指出的是,膜面形狀并不是一下就形成的,這個需要滿足一定條件的張力平衡,然后在此基礎上進行載荷分析和剪切力形成。
3、計算鋼架,鋼柱的穩定性。有了初始的形態曲面圖后,需要根據膜結構的面積來計算大概車棚需要承受的載荷。在正常的天氣狀態下,膜結構幾乎不承受什么載荷,但是在發生形變的時候,張力會加大,比如雨雪天氣,刮風天氣都會對膜結構材料產生變化,導致拉力傳到鋼架和鋼柱,如果膜結構本身的材料不過關會產生撕裂。這個可以用DSP軟件根據面積來計算滿載荷狀態下的變形。
4、選材。在定下骨架和膜結構應力后,就可以根據受力來選取合適的材料。膜布原料的選擇決定因素是:厚度(由應力決定),鋼架鋼管的厚度造型,外觀(顏色)等。
5、根據曲面的形狀裁剪膜布,就是將電腦設計軟件中的三維曲面形狀轉換成平面形狀。這里需要確定裁剪線位置和起始點等。*后要做的就是施工,膜結構車棚的施工屬于另外一個范疇,其中也有很多的注意事項,這個另做介紹。施工完后的車棚應該是張力適中,符合設計圖紙中的要求,即使膜布因為突發異常情況破壞,鋼結構仍能維持穩定,才能算是一次合格的設計,這當然是需要有多年的設計施工經驗的公司才能做到。
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