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      設計膜結構景觀時各階段的連貫性設計
      編輯:山東雙天金屬制品有限公司   時間:2021-04-26

        據知,膜結構景觀隸屬于柔性結構的范疇,薄膜結構中的主要材料—薄膜為一強度較高的纖維織物。自身具有很高的抗拉及一些抗撕裂強度,但不具備抗壓及抗彎能力??芍苯佑酶沙惺鼙∧だΦ臉嬛?,如容器。引入預應力后,薄膜材料可進一步用于需承受平面外荷載的結構。根據預應力施加方式的不同,薄膜結構又可分為充氣薄膜結構和張力藏膜結構。前者需要不間斷的充氣來保障薄膜結構內外形成一定的壓力差以抵抗外部荷載(如雪載,風載)。一旦充氣中斷,結構有可能下癟。因此,推廣應用受到一些限制。張力薄膜結構是薄膜材料、周邊剛性構件、中間桅桿和加強索有機結臺的結果。結構形式相對于比較豐富,是近年來科研院校和建設單位著重研究、開發的結構形式。

        膜結構景觀的設計歷經形狀確定分析、荷載性能的分析與剪裁分析三個階段。

        形狀確定分析的目的是找尋一個與已知預應力分布相對應的結構外形,或者一個能符合建筑外形設計要求的自平衡的頂廣力體系。預應力和結構外形互為變量,互相影響。合理的預應力分布不但保障結構具有一些外形、提供抵御橫向荷載的剛度,而且影響結構在靜力/動力荷載作用下的特性及薄膜材料的剪裁。詳細的荷載分析保障了結構牢靠良好的履行其功能,同時也可發現所確定形狀中的不合理性(如結構在荷載作用下易皺折、易撕裂等),從而修整已確定的形狀。

        剪裁分析是將優良設計變為實際結構過程中不能缺少的一環。市場供應的薄膜材料尺寸有限,構成了覆蓋整個膜結構景觀結構的薄膜需通過連結單個薄膜片來完成。剪裁分析的目的是根據形狀確定分析后所確定的有預應力的空間曲面來反求無預應力時二維平面上的薄膜片大小,保障其在連接、張拉和安裝就位后,薄膜結構的外形及其內在預應力分布同設計要求吻合。

        薄膜結構設計三階段互相關聯、互相影響,合理的設計需充分考慮設計三階段的連貫性,將其作為一個整體來考慮。

        數值法(有限單元法)已成為薄膜結構設計的關鍵工具。在使用數值法進行薄膜結構設計時,往往將薄膜離散為空間薄膜單元,而將不同類型的索(脊索、谷索、邊索等)離散為空間索(桿)單元,兩者之間共享節點。即假定索與膜之間沒有相對滑動。這種處理簡化了薄膜結構的分析,促使了膜結構景觀的發展。

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