膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(膜結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖)

黃南藏族自治州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 3周前 ( 11-23 14:04 ) 4879 搶沙發(fā)

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本文目錄一覽：

1、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則有哪些？
3、膜結(jié)構(gòu)怎么設(shè)計軟件

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括體形設(shè)計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通過體形設(shè)計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、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。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，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)力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學平衡，并以此為基準進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力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風載和雪載。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，因此要精確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個方向應(yīng)力增加而另一個方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在最不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產(chǎn)生風振，導致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構(gòu)件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過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，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個問題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件主要有如下： 1。德國膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件easy10.0， 2。意大利膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件forten4000， 3。同濟大學膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件3D3S11.0 4。上海交大膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件SMCAD4.0 5。新加坡膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件WinFabric 6。日本太陽膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Images 7。中國建筑科學研究院結(jié)構(gòu)所空間結(jié)構(gòu)室膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件MEMBS 8。澳大利亞膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件FABDES 膜結(jié)構(gòu)體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結(jié)構(gòu)、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點等組成，見下示意圖：

膜結(jié)構(gòu)按支承條件分類為：柔性支承結(jié)構(gòu)體系、剛性支承結(jié)構(gòu)體系、混合支承結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)示意圖見下圖：

膜結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為：骨格式膜結(jié)構(gòu)、張拉式膜結(jié)構(gòu)、充氣式膜結(jié)構(gòu)。詳細見下圖：

膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類：從結(jié)構(gòu)上分可分為：骨架式膜結(jié)構(gòu)，張拉式膜結(jié)構(gòu)，充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式

1.骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure）

以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經(jīng)濟效益高等特點，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。

2.張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure）以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安定的形式。除了可實踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高，結(jié)構(gòu)性能強，且具豐富的表現(xiàn)力，所以造價略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。

3.充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure）充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經(jīng)濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉(zhuǎn)，在持續(xù)運行及機器維護費用的成本上較高。

現(xiàn)今，城市中已越來越多地可以見到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類建筑結(jié)構(gòu)中，在我們的城市中充當著不可或缺的角色：

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則有哪些？

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：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)濟原則進行分析計算，以得到膜的初始幾何狀態(tài)。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，然后計算分析預(yù)應(yīng)力分布和空間形狀。肥皂泡就是最合理的自然找形的膜結(jié)構(gòu)。最初的找形正是通過皂膜比擬來進行，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)展來自計算機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，需要通過計算機的多次迭代才能得到。