膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問(wèn)題。通過(guò)體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒(méi)有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法以及有限單元法等。雙層結(jié)構(gòu)是雙層膜之間充入氣體,和單層相比可以充入高壓空氣,形成具有一定剛性的結(jié)構(gòu),而且進(jìn)出口可以敞開(kāi)。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在較不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因?yàn)槟げ牧媳容^輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過(guò)高，膜材涂變加大，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少，對(duì)受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中較關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題。

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膜結(jié)構(gòu)施工方案

懸掛臂安裝焊接：懸掛臂安裝采用焊接，需檢查焊接節(jié)點(diǎn)，調(diào)節(jié)懸掛臂設(shè)計(jì)坡度，準(zhǔn)確無(wú)誤方能進(jìn)行焊接。靠邊一條懸掛臂準(zhǔn)確無(wú)誤后，安裝另一邊一條懸掛臂，就位準(zhǔn)確后點(diǎn)焊。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。然后以此兩條懸掛臂為基準(zhǔn)拉出懸掛臂的較高、較底標(biāo)高線，一一焊接剩余懸掛臂。并焊接無(wú)縫鋼管。

型鋼需接長(zhǎng)時(shí)，先焊接頭并矯直。采用型鋼接頭時(shí)，為使接頭型鋼與鋼板預(yù)埋件緊貼，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求鏟去楞角。對(duì)接焊縫應(yīng)在焊縫的兩端焊上引弧板，其材質(zhì)和波口型式與焊件相同，焊后氣割切除并磨平。

校準(zhǔn)檢驗(yàn)：懸掛臂安裝后首*先檢查現(xiàn)場(chǎng)連接部位的質(zhì)量。懸掛臂安裝質(zhì)量主要檢查懸掛臂豎向面的不垂直度;受壓對(duì)懸掛臂豎向面的側(cè)面下垂;懸掛臂坡度。保證懸掛臂符合設(shè)計(jì)受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定要求。

連接受力拉索：定位拉桿基準(zhǔn)線、標(biāo)高線，按要求安裝預(yù)埋件，焊接欄桿。

充氣膜結(jié)構(gòu)

氣承式膜結(jié)構(gòu)依靠曲面內(nèi)外氣壓差來(lái)維持膜曲面的形狀。 氣承式膜結(jié)構(gòu)是在由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣,保持使室內(nèi)的空氣壓力始終大于室外的空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來(lái)抵抗負(fù)載荷及外力的構(gòu)造形式。

框式膜結(jié)構(gòu)

框式膜結(jié)構(gòu)中膜面僅僅起到對(duì)框架結(jié)構(gòu)的維護(hù)作用,框架結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu),也可以是各類索結(jié)構(gòu)。