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膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟
一 形態(tài)確定
1.形狀確定的概念
膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題就是確定初始狀態(tài)的問題,在許多專著上被稱為“找形”(formfinding)。
膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題有兩種類型:
(1)給定預(yù)應(yīng)力分布的形狀確定問題:預(yù)先假定膜結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的分布情況,在根據(jù)受力合理或經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行分析計(jì)算,以得到膜的初始幾何狀態(tài)。
(2)給定幾何邊界條件的形狀確定問題:預(yù)先確定膜結(jié)構(gòu)的幾何邊界條件,然后計(jì)算分析預(yù)應(yīng)力分布和空間形狀。肥皂泡就是合理的自然找形的膜結(jié)構(gòu)。初的找形正是通過皂膜比擬來進(jìn)行,后來發(fā)展到用其他彈性材料做模型,通過測量模型的空間坐標(biāo)來確定形狀,對于簡單的外形也可以用幾何分析法來確定,膜結(jié)構(gòu)找形技術(shù)的真正發(fā)展來自計(jì)算機(jī)有限元分析方法的發(fā)展。為了尋求膜結(jié)構(gòu)的合理的幾何外形,需要通過計(jì)算機(jī)的多次迭代才能得到。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):應(yīng)變補(bǔ)償
膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)張力作用下工作的,而膜材的裁剪下料是在無應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的,廣場景觀膜結(jié)構(gòu)安裝,因而在確定裁剪式樣時(shí),有一個(gè)對膜材釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償?shù)膯栴}。影響膜材應(yīng)變補(bǔ)償率的因素可歸納為以下幾個(gè)方面:
(1)膜面的預(yù)應(yīng)力值及膜材的彈性模量和泊松比,這是影響應(yīng)變補(bǔ)償率的直接因素。
(2)主應(yīng)力方向與膜材經(jīng)、緯向纖維間的夾角,這一問題變的重要是因?yàn)槟げ氖钦?材料。
(3)熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層,熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層的性能不同于單層膜,其應(yīng)變補(bǔ)償應(yīng)區(qū)別對待。
(4)環(huán)境溫度及材料的熱應(yīng)變性能,尤其是雙層膜結(jié)構(gòu)環(huán)境溫度相差較大時(shí),要-注意。
在荷載分析中,在每一荷載增量步中對所有的單元進(jìn)行逐一判別,如發(fā)現(xiàn)褶皺單元,可按以下方法處理:
(1)修元?jiǎng)偠龋簻p小褶皺單元對結(jié)構(gòu)總體剛度的貢獻(xiàn),即修改褶皺單元的剛度矩陣,從而減小自身的實(shí)際荷載分擔(dān),結(jié)果是增加了相臨單元的負(fù)擔(dān)。
(2)修改結(jié)構(gòu)剛度:回到找形階段,對曲面進(jìn)行修正,即通過修改局部區(qū)域的邊界條件或調(diào)整預(yù)應(yīng)力的方法來修正結(jié)構(gòu)的剛度。
膜結(jié)構(gòu)工程實(shí)例
目前國內(nèi)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展振奮人心,廣場景觀膜結(jié)構(gòu)公司,隨著一些大型體育館、候機(jī)大廳等建設(shè)以及2010年上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)等國際盛會(huì)的舉辦,昭通景觀膜結(jié)構(gòu),為膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。尤其在膜材方面,廣場景觀膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),起步晚,技術(shù)水平低,大部分膜材還主要依靠進(jìn)口。ptfe、pvc和表面改性的pvc、etfe等膜材是市場的主流,應(yīng)用比較廣泛。已有ptfe膜材的自主-,性能也基本達(dá)到國外同類產(chǎn)品的要求。很多公司、科研單位以及高校都在進(jìn)行pvc表面涂層材料的研究,如pvdf、納米tio2表涂劑等的研究已初見-,另外在表面防污自潔處理方面的研究如仿生荷葉構(gòu)筑微粗糙表面也開始起步。在引進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的同時(shí),加緊-吸收并改進(jìn)-,盡快開發(fā)適合市場需求的膜材表面處理技術(shù),對提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)用紡織品產(chǎn)品-和市場競爭力都具有重要意義。
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