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膜結構建筑_膜結構工程結構與形態分析

2019-05-30 12:44 甘肃快3开奖直播彩票控 www.lnoyc.com 膜結構公司 分享
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    膜結構是一種以織物膜材和索作為主要受力構件的新型張力結構形式。由于膜材和索本身不具有抗彎剛度,因此必須依靠施加預張力來維持結構形狀、抵抗外荷載的作用,這就引出膜結構“形態”的概念。“形”指結構的形狀,“態”則指結構處于某一形狀時的應力分布狀態,對于膜結構在約束條件及邊界條件一定的情況下,這兩者是一一對應的,共稱為“形態”。形態的選擇不僅關系到膜結構的美觀和實用,更直接影響到結構的力學性能和安全。

   膜結構的初始形態包含兩個方面的含義:一是結構的建筑幾何外形,二是合理的預應力分布態。通常來說,在確定的幾何邊界下,不同的預應力分布對應了不同的膜曲面造型,“不同的預應力分布”包含了兩層意思:在同一個膜面上預應力分布的大小差異,以及在相同邊界下不同曲面預應力的數量差別。傳統的觀點認為最優化的膜結構形態應該滿足“膜面預應力處處相等”的原則,其相應的形狀就是最小曲面。不可否認,最小曲面穩定性最好,且膜面幾何最光滑,但是由于膜結構對荷載作用敏感,所以所謂的最優曲面在荷載作用下必然發生較大變形,膜面的預應力分布也必將變得不再均勻,材料的利用率也將變得不再等同。如果膜面在外部荷載作用下預應力分布趨于均勻,那這樣的幾何構形必然趨于最優,但是由于荷載的高度隨機性,要預測這樣的最優曲面是不可能的,因此所謂的膜結構最優形態只是一個相對的有條件的概念。

   通過對具體膜建筑的功能分析,基于專業的思考和經驗的積累,可以提出初步的膜建筑造型方案,從而定出關鍵點、線、面的約束條件,得到均勻的預應力分布下的最小曲面或者應力分布不均勻的平衡曲面的過程就是所謂的找形分析。

   膜結構的初始形態確定問題可分為3類:

(1)對應于給定邊界的等應力曲面,這類膜結構的初始形態稱為最小曲面。

(2)對應于初定的曲面幾何的盡可能均勻的自平衡預應力系統,這樣的曲面稱為平衡曲面。

(3)尋找對應于給定邊界的平衡非等應力曲面幾何。

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