时间:2024-09-27 19:47
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膜面的主应力应小于膜材的强度设计值,在荷载长期作用下,主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。膜结构一体化设计时,应考虑膜材的松弛、徐变、老化。膜结构设计时,应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。膜结构设计应考虑膜材破坏时,支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。膜结构的计算分析方法很多,目前得到公认并被广泛应用的主要有三种:非线性有限元法、动力松弛法和力密度法。非线性有限元法是将膜结构进行有限元离散,采用大μ移小应变的几何非线性有限元方法对膜结构进行分析,得到的结构的位移和内力。
膜材本身质轻,支承膜材的钢杆、钢架与钢索比相应的钢筋混凝土也减轻不少重量。1970年日本大阪世界博览会中的美国馆,屋面重量每平方米仅1122kg。膜材可以在工厂预制成卷材成品,与钢材一样便于工业化生产,便于运输安装,施工时也不需搭建脚手架,工期较短。1979年能容纳5万人的美国卡理阿体育馆,只用了十几个月,现在建造较大型的膜结构建筑,只需几个月就能完工。膜结构建筑由于结构组合形式的多样性,其造型也为,它具有一般建筑无法比拟的表现力,加上膜材的颜可以任意选择,更加强了艺术力。
膜结构是一种古老的结构型式,它具有轻盈,纤薄,柔软的质感,与传统的混凝土有明显的区别,常常能给人以耳目一新的艺术感受。 膜结构属于柔性材料,膜材本身的受弯刚度几乎为零,但通过不同的支撑体系可以使薄膜结构承受张力,从而形成具有一定刚度的稳定曲面。
膜结构属于空间结构体系,它不同于一般的钢、木、砖和钢筋混凝土结构,是继网架、薄壳、悬索结构之后新崛起的一个结构体系。近三十年来,预应力 索在结构体系中的作用和优势已为工程师所充分认识,各种新型索和膜结构体系得到了广泛的研究和应用。从膜结构的构造和受力特点可将膜结构分为张拉膜结构、充气膜结构和框式膜结构三大类。张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力,膜既是建筑物的维护体又作为结构以抵抗外部荷载的作用,因此在一定的初始条件下,其形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题,都需通过计算确定,张拉膜结构的发展离不开计算机技术的进步和新算法的提出。