膜结构找形分析方法及其改进
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膜结构设计的4个核心要点文章出处:中德膜结构网查看手机网址膜结构设计要点1:膜结构方案设计建筑师根据业主的意图、功能要求、环境条件等初步确定建筑的平面形状尺寸、空间形式及三维造型、净空体量等,基本确定各控制点的坐标。
考虑经济和施工工艺等技术条件,与膜结构工程师、业主及施工技术人员等一起确定经济合理的初步设计方案。
膜结构设计要点2:找形分析预应力值及对于索膜结构而言,在没有施加预应力之前,是没有结构刚度的,也就是说膜结构任何时候不存在无应力状态。
由于膜材料本身没有抗弯刚度,其曲面形状与预应力值的大小和分布是一一对应的,因此在控制点坐标确定后,给定一合理的预应力值及其分布,才能确定合适的膜曲面形状。
预应力值的大小与分布是需根据多方面的条件进行反复调整后综合确定的,这个过程叫做找形分析。
此过程与方案设计过程往往密不可分,往往需反复调整方可即满足建筑形状的要求又保证结构的经济合理及安全可靠。
膜结构设计要点3:荷载分析膜结构的控制荷载通常是风载和雪载。
在荷载作用下膜结构的变形较大,因此精确计算结构的变形和应力分布要用几何非线性的方法进行。
根据不同工况下计算出的索、膜、梁、杆等结构构件中的内力分布的最不利节点做法及构造措施等。
因此,经济安全的索膜建筑必须经过仔细的内力分析后才能完成,不是凭经验拍脑袋就能确定得了的。
荷载分析的另一目的是检验确定索、膜中初始预应力,一般来说在找形分析时先根据经验假定一预应力值及其分布,然后经荷载分析来判定其合理性,即预应力的大小与分布应使在最不利工况下必须满足使用要求、整体和局部位移要求及排水功能等要求。
膜结构设计要点4:剪裁分析剪裁分析就是在预应力状态下的曲面形体上寻求合理的裁剪线位置及其分布,然后按照一定的方法将三维曲面展开为二维平面。
为物尽其用,一般要按照膜材料幅宽进行裁剪,但要兼顾到膜曲面曲率变化情况。
由于膜材料具有双向异性性质,故裁剪线的布置要与计算时所设定的膜材经纬向一致,才能保证计算结果与实际相符。
一、形状确定的概念膜结构的形状确定问题就是确定初始状态的问题,在许多专著上被称为“找形”(Form Finding)。
膜结构的形状确定问题有两种类型:(1)给定预应力分布的形状确定问题:预先假定膜结构中应力的分布情况,在根据受力合理或经济原则进行分析计算,以得到膜的初始几何状态。
(2)给定几何边界条件的形状确定问题:预先确定膜结构的几何边界条件,然后计算分析预应力分布和空间形状。
肥皂泡就是最合理的自然找形的膜结构。
最初的找形正是通过皂膜比拟来进行,后来发展到用其他弹性材料做模型,通过测量模型的空间坐标来确定形状,对于简单的外形也可以用几何分析法来确定,膜结构找形技术的真正发展来自计算机有限元分析方法的发展。
为了寻求膜结构的合理的几何外形,需要通过计算机的多次迭代才能得到。
常用的计算机找形方法有:力密度法、动力松弛法、有限元法。
二、力密度法索网结构中拉力与索长度的比值定义为力密度(Force Density)。
力密度法(Force Density Method)是由Linkwitz 及 Schek提出来的,原先只是用于索网结构的找形,将膜离散为等代索网,后来,该方法被用于膜结构的找形。
把等代为索的膜结构看成是由索段通过结点相连而成,通过指定索段的力密度,建立并求解结点的平衡方程,可得各自由结点的坐标。
不同的力密度值,对应不同的外形。
当外形符合要求时,由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。
力密度法也可以用于求解最小曲面,最小曲面时膜内应力处处相等,肥皂膜就是最好的最小曲面的例子。
实际上的最小曲面无法用计算机数值计算方法得到,所以工程上常采用指定误差来得到可接受的较小曲面。
力密度法的优点是只需求解线性方程组,其精度一般能满足工程要求。
用力密度法找形的软件有德国 EASY(EasyForm)、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。
三、力松弛法动力松弛法( Dynamic Relaxation Method )是一种专门求解非线性系统平衡状态的数值方法,他可以从任意假定的不平衡状态开始迭代得到平衡状态,最早将这种方法用于索网结构的是 Day 和Bunce,而 Barnes 则成功地应用于膜结构的找形。
膜结构设计简析
膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。
通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式,选用膜材和施工方案。
初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。
由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强主芤很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高,对膜结构而言,任何时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。
目前膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。
膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。
在荷载作用下膜材料的变形较大,且随着形状的改变,荷载分布也在改变,因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。
荷载分析的另一个目的是一确定索、膜中初始预张力。
在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。
因为膜材料比较轻柔,自振频率很低,在风荷载作用下极易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材涂变加大,易老化且强度储备少,对受力构件强度要求也高,增加施工安装难度。
因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。
经过找形分析而形成的摸结构通常为三维不可展空间曲面,如
何通过二维材料的裁剪,张拉形成所需要的三维空间曲面,是整个膜结构工程中最关键的一个问题,这正是裁剪分析的主要内容。
索膜结构找形与裁剪若干问题探讨的开题报告题目:索膜结构找形与裁剪若干问题探讨一、研究背景索膜结构是一种新型的结构形式,其独特的设计理念和丰富的空间形态吸引了众多建筑师和设计师的关注和研究。
但在索膜结构的实际应用过程中,存在着一些问题亟待解决。
其中,索膜结构的找形和裁剪问题是比较重要的。
本文将探讨索膜结构找形和裁剪若干问题。
二、研究内容1. 索膜结构的找形问题索膜结构的找形问题是指设计师如何在保证结构稳定性的情况下,使结构的形态更加丰富和动感。
本文将探讨一些现有的找形方法,如曲线生成算法、形态生成算法等,并分析它们的优点和缺点,并提出一些改进的方法。
2. 索膜结构的裁剪问题索膜结构的裁剪问题是指如何在原料利用率和裁剪精度之间寻求平衡。
本文将探讨一些现有的裁剪方法,如数值控制切割、压力编织切割等,并分析它们的优点和缺点,并提出一些改进的方法。
3. 索膜结构的实际应用本文将通过案例分析的方式,探讨索膜结构在实际应用中存在的问题和解决方法,包括施工效率、材料使用效率、结构可靠性等。
三、研究方法本文将采用案例分析、文献综述等方法,通过实例来分析索膜结构找形和裁剪问题的解决方法,并结合文献分析加以论证。
四、预期成果本文将通过实例分析、文献综述等方式,探讨索膜结构找形和裁剪问题的解决方法,并提出改进措施,为索膜结构的实际应用提供参考意见和建议。
五、研究意义索膜结构具有独特的设计理念和丰富的空间形态,其在建筑学、结构学等领域都有广泛的应用。
本文将从索膜结构的找形和裁剪问题入手,探讨其在实际应用中的问题和解决方法,对于推动索膜结构的发展具有一定的参考意义和指导作用。
《平面薄膜结构找形及褶皱特性分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步,平面薄膜结构因其轻质、灵活、可塑等特性,在建筑领域得到了广泛的应用。
然而,由于薄膜材料本身具有较大的柔性和延展性,其结构形态和稳定性问题一直是研究的热点。
本文旨在探讨平面薄膜结构的找形方法及其褶皱特性分析,为薄膜结构的设计和应用提供理论依据。
二、平面薄膜结构的找形方法1. 物理找形法物理找形法是通过物理实验手段,如张拉、支撑等方式,使薄膜结构形成预期的形态。
这种方法直观、可靠,但需要耗费较多的时间和人力。
在实验过程中,需对各种参数进行精确控制,如张拉力、支撑点的位置等。
2. 数学找形法数学找形法是利用计算机软件进行模拟和计算,得出薄膜结构的形态。
该方法具有速度快、效率高的特点。
通过建立数学模型,利用有限元法、边界元法等数值计算方法,对薄膜结构进行模拟和分析。
根据实际需要,可选择不同的边界条件和材料属性,对结构进行优化设计。
三、平面薄膜结构的褶皱特性分析1. 褶皱产生的原因平面薄膜结构在受到外力作用时,由于材料本身的柔性和延展性,容易产生褶皱。
褶皱的产生与薄膜的应力分布、边界条件、环境因素等密切相关。
当薄膜受到的应力超过其承受能力时,便会发生褶皱。
2. 褶皱的分类及影响根据产生原因和形态,薄膜结构的褶皱可分为自发性褶皱和应力性褶皱。
自发性褶皱是薄膜材料在无外力作用时自然产生的褶皱,其形态和分布与材料本身的性质有关。
应力性褶皱则是由于外力作用导致的薄膜结构变形而产生的褶皱。
褶皱对薄膜结构的影响主要表现在以下几个方面:一是影响结构的美观性;二是可能影响结构的力学性能和稳定性;三是可能导致结构的失效和破坏。
因此,在设计和应用薄膜结构时,需充分考虑其褶皱特性。
四、结论平面薄膜结构的找形及褶皱特性分析是现代建筑技术领域的重要研究方向。
通过物理找形法和数学找形法,可得到预期的薄膜结构形态。
而对其褶皱特性的分析,有助于了解薄膜结构的力学性能和稳定性,为结构的设计和应用提供理论依据。
膜结构建筑的形态分析膜结构是一种以织物膜材和索作为主要受力构件的新型张力结构形式。
由于膜材和索本身不具有抗弯刚度,因此必须依靠施加预张力来维持结构形状、抵抗外荷载的作用,这就引出膜结构“形态”的概念。
“形”指结构的形状,“态”则指结构处于某一形状时的应力分布状态,对于膜结构在约束条件及边界条件一定的情况下,这两者是一一对应的,共称为“形态”。
形态的选择不仅关系到膜结构的美观和实用,更直接影响到结构的力学性能和安全。
膜结构的初始形态确定问题可分为3类:(1)对应于给定边界的等应力曲面,这类膜结构的初始形态称为最小曲面。
(2)对应于初定的曲面几何的尽可能均匀的自平衡预应力系统,这样的曲面称为平衡曲面。
(3)寻找对应于给定边界的平衡非等应力曲面几何。
膜结构的初始形态包含两个方面的含义:一是结构的建筑几何外形,二是合理的预应力分布态。
通常来说,在确定的几何边界下,不同的预应力分布对应了不同的膜曲面造型,“不同的预应力分布”包含了两层意思:在同一个膜面上预应力分布的大小差异,以及在相同边界下不同曲面预应力的数量差别。
传统的观点认为最优化的膜结构形态应该满足“膜面预应力处处相等”的原则,其相应的形状就是最小曲面。
不可否认,最小曲面稳定性最好,且膜面几何最光滑,但是由于膜结构对荷载作用敏感,所以所谓的最优曲面在荷载作用下必然发生较大变形,膜面的预应力分布也必将变得不再均匀,材料的利用率也将变得不再等同。
如果膜面在外部荷载作用下预应力分布趋于均匀,那这样的几何构形必然趋于最优,但是由于荷载的高度随机性,要预测这样的最优曲面是不可能的,因此所谓的膜结构最优形态只是一个相对的有条件的概念。
通过对具体膜结构建筑的功能分析,基于专业的思考和经验的积累,可以提出初步的膜建筑造型方案,从而定出关键点、线、面的约束条件,得到均匀的预应力分布下的最小曲面或者应力分布不均匀的平衡曲面的过程就是所谓的找形分析。
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膜结构现有分析方法及存在的问题1、现有分析方法膜结构在设计分析过程中存在三大问题,即形状确定问题(找形问题)、荷载分析头号题和裁剪分析问题。
其中,形状确定问题是最基本的问题,是后两个问题分析的基础。
目前,膜结构的形状确定问题主要应用的方法包括力密度法、动力松弛法和非线性有限元法。
其中,应用最多,也最有效的方法,当属非线性有限元法。
力密度法是由Linkwitz及Schek等提出的一种用于索网结构的找形方法,若将膜离散为等代的索网,该方法也可用于膜结构的找形。
所谓力密度是指索段的内力与索段长度的比值。
把索网或等代的膜结构看成是由索段通过结点相连而成。
在找形时,边界点为约束点,中间点为自由点,通过指定索段的力密度,建立并求解结点的平衡方程,可得各自由结点的坐标,即索网的外形。
不同的力密度值,对应不同的外形,当外形符合要求时,由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。
动力松弛法是一种求解非线性问题的数值方法,从二十世纪七十年代开始被应用于索网及膜结构的找形。
动力松弛法从空间和时间两方面将结构体系离散化。
空间上将结构体系离散为单元和结点,并假定其质量集中于结点上。
如果在结点上施加激振力,结点将产生振动,由于阻尼的存在,振动将逐步减弱,最终达到静力平衡。
时间上的离散是针对结点的振动过程而言的。
动力松弛法不需要形成结构的总体刚度矩阵,在找形过程中,可修改结构的拓扑和边界条件,计算可以继续并得到新的平衡状态,用于求解给定边界条件下的平衡曲面。
非线性有限元法是应用几何非线性有限元法理论,建立非线性方程组进行求解的一种方法,是目前膜结构分析最常用的方法,其基本算法有两种,即从初始几何开始迭代和从平面状态开始迭代。
前者是首先建立满足边界条件和外形控制的初始几何形态,并假定一组预应力分布,一般情况下初始的结构体系不满足平衡条件,处于不平衡状态,这时再采用适当的方法求解一个非线性方程组,求出体系的平衡状态。
后者是假定材料的弹性模量很小,即单元可以自由变形,初始形态是一个平面,然后逐步提升体系的支撑点达到指定的位置,由于单元可以自由变形,所以体系的内力就保持不变。
ANSYS张拉索-膜结构找形分析技术一.前言索膜结构是应用非常广泛的一种结构形式,由于索膜在无应力情况下没有刚度,不具有承载力和一定的形状,所以必须施加适当的预应力来使其产生足够的刚度并确定性状。
其设计中主要涉及到三个关键环节:找形、载荷分析、裁剪分析。
找形也叫形态分析,指的是给定预应力分布以及控制点(即约束点,通常为实际的支座点)坐标,通过适当的方法确定该预应力分布下索膜结构的平衡形态。
载荷分析是用来分析预应力索膜结构在外载荷作用下的应力、位移,确定其承载能力,以验证结构是否具有足够的刚度(此刚度为预应力刚度)以及在外载荷作用下是否会出现皱褶。
裁剪分析是将通过找形荷载荷分析确定的膜面(通常为不可展曲面)预应力释放,并根据几何拓扑理论进行适当的剖分,然后将剖开的膜片展开为平面,作为施工下料的依据,以保证施工安装后的膜面形状与分析得到的形状相吻合。
裁剪分析涉及到几何拓扑理论,单纯用有限元分析工具解决有一定困难,需要综合有限元工具以及其它一些特殊的技术来解决,需要有限元以外的专门研究与开发,所以本文不准备讨论ANSYS在这方面的应用。
载荷分析是一个预应力索膜结构的典型有限元分析,对于ANSYS没有任何困难,只要在给预应力作为初应力施加于相应单元,同时打开大变形效应,施加其它载荷,ANSYS就会考虑预应力的预应力刚度进行计算得到相应的结果。
所以没有任何困难,本文也将不去讨论。
找形是载荷分析和裁剪分析的基础,是索膜设计的出发点,也是一个难点,需要找到给定预应力分布下的平衡形态,因为预先并不知道该形态,在初设形态下预应力一般不能平衡,需要通过适当的方法进行迭代计算来确定能够使预应力分布平衡的位移形态。
本文将探讨这种计算方法,并给出ANSYS解决方案以及相应的验证算例。
二.ANSYS的找形方法1.单元类型采用SHELL181和LINK180。
其原因如下分析。
ANSYS提供了膜单元(SHELL41)以及其它的壳单元(SHELL181、SHELL63等),膜单元考虑了膜的性质,不抗弯、不抗压。
Building Structure3D3S 软件园地某索膜结构的找形分析 3D3S 软件研发部(同济大学 上海 200092)有一个索膜结构的模型,结构由索桁架、支撑索桁架的钢立柱、钢立柱后背拉索和膜结构组成,索桁架的下弦也是膜结构的脊索,结构模型的透视图和立面图如图1和图2所示。
图1 结构模型透视图图2 结构模型立面图某用户在用3D3S 软件对这个结构做找形设计时将钢柱下侧后背索和上侧后背索设成主动索,膜预张力3kN/m 2,膜和索桁架下弦索设置在膜层,其余设置在支撑层;在用<找形>→<精确找形>→<索膜+支撑体系(不考虑位移协调有限元)>找形时程序出现如下错误提示:We learn we go 图3 用户找形错误提示为了分析出错的原因,我们先来了解一下3D3S初始形态分析的过程。
3D3S 软件里索的定义分为主动索和被动索。
所谓主动索,计算分析时保证其预张力为用户定义值,索完全松弛后的几何原长实际是变化的,旨在模拟施工过程中索张拉滑动的过程。
所谓被动索,计算分析时不控制其索力,根据所建模型中索的长度L ,以及施加的预张力P ,采用下式确定索完全松弛的几何原长,分析过程中该原长不变化。
EA NL L L −=0 式中:L 0为构件原长,L 为构件模型长度,N 为定义的索力,EA 为构件属性。
3D3S 软件提供5种初始形态确定的方法。
(1)索膜体系—有限元法; (2)索膜体系—力密度法; (3)索膜+支承体系—有限元法; (4)索膜+支承体系—力密度法; (5)索膜+支承体系—有限元索杆梁膜法; 方法1、方法2是索膜结构的初始形态确定。
方法3、方法4是两阶段的形状确定方法,第一阶段将支承体系全约束,按方法1或方法2进行索膜结构初始形态确定;第二阶段约束索膜结构,将索膜结构体系支座的反力反向施加到支承体系上,对支承结构进行索梁体系线性找形。
分析完成后,支承结构的位置不变,整个平衡状态建立在原建模位置上。
膜结构的性能分析及其技术运用谢浩【摘要】针对膜材这种现代化的工程结构,本文首先总结其先进的性能特点,然后分析膜结构工程在发达国家的发展趋势,探讨膜结构技术在我国建筑业的应用方向,旨在挖掘膜结构的潜力,提高建筑设计水平.【期刊名称】《门窗》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P40-43)【关键词】膜结构;性能;建筑结构;规模;应用【作者】谢浩【作者单位】广东工业大学【正文语种】中文1 前言膜结构是建筑结构中新发展起来的一种形式。
它以性能优良的织物为材料,或是向膜内充气,由空气压力支撑膜面,或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。
与传统的刚性结构有很大的不同,膜结构具有质轻、薄而柔软的特性,在建筑造型上能创造出新颖独特的形式。
膜材的透光性使膜结构的内部形成明亮的空间,单位面积内相对较轻的重量使其能轻易地跨越较大距离,形成完整的大空间,其结构形式具有很强的适应能力。
它可应用于体育场馆、展览馆、会议厅、机场候机厅等对大空间有需求的建筑和街景小品等构筑物。
膜结构也因其简洁优美的曲面造型和卓越的光学、力学、保温、耐火、防水、自洁等性能被誉为21世纪的建筑结构。
2 膜结构性能的先进性过去人们习惯把膜结构视作帐篷,而帐篷只能算是一个临时性建筑,它不够牢固,不能防火,也不能保暖或隔热。
如今对采用膜结构的帐篷却要刮目相看了,其中的关键是材料。
膜结构是一种由高强薄膜材料及加强构件(钢结构或拉索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,可作为覆盖结构并能承受一定外荷载的空间结构形式。
膜结构以良好的自洁性、隔热性以及高强耐久、造型新颖和自重轻等优点广泛应用于各类休闲小品、轻型大跨度无柱空间或轻型屋盖建筑结构。
由于膜结构是一种张力结构,只有在一定的张力作用下,膜结构才有一定的形状和刚度,因而膜结构建筑体现了力的平衡美,是一种受力最为合理的结构形式。
膜结构找形及节点分析摘要:文章概要对比分析了各种膜材料的物理特性及其力学性能,膜结构形状的类型及各种类型的特点及适用范围,并着重分析了应用广泛的张拉式结构型式,简要概括了膜结构常用的找形方法和节点连接方式,最后通过上海世博挪威馆实例分析了膜结构的连接和主要的节点构造,结果表明了木结构和膜结构结合的可行性和可靠性。
关键词:膜材膜结构形状找形分析节点连接0引言膜结构与传统的建筑结构相比,形体多样、重量轻,可获得较大跨度的建筑空间,具有较好的经济效益。
膜结构的加工和制作均在工厂内完成,仅在现场安装即可,与混凝土结构相比大大缩短了了施工工期。
膜结构具有易拆,易建,易搬迁和易更新的特点,膜结构具有较低的能耗、较高的反射性和较低的吸光率,已被广泛用于大型的体育场馆和公共建筑。
如美国丹佛国际机场,英国的格林威治的“千年穹顶”张拉膜结构。
近年来我国的膜结构也有了较快的发展,上海八万人体育场馆成为我国第一个永久性的膜结构工程,2008年奥运场馆“鸟巢”及2010年上海世博轴的建成表明了膜结构在我国得到了较快的发展。
这种独特的建筑形式得到了越来越多的关注和发展。
本文主要从膜材,膜结构类型的选择及找形方法和节点连接方面分析了膜结构的特点,并结合上海世博挪威馆分析了膜结构的应用。
1膜材料物理及力学性能分析膜材料主要有PVC膜材,PTFE膜材及ETFE膜材,其物理力学性能对比分析见表1。
表1:膜材材料物理及力学性能指标比较2膜结构形状及特点分析2.1 骨架式 骨架式膜结构以钢构或集成材料构成屋顶骨架在其上张拉膜材的构造形式。
其下部支撑安定性高,因屋顶造型比较单一,开口不易受限制,具有经济效益高等特点,广泛应用于任何大小规模的空间。
2.2 充气式充气式膜结构的基本形式有气承式、双层或多层气垫式、气肋式等。
充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边并利用送风系统到室内使气压上升到一定压力以后室内外产生一定的压力差以抵抗外力,利用气压差来支撑整个结构及外荷载,钢索仅作为辅助构件,无需任何的梁柱可以达到更大的空间,同时施工快捷,经济效益高,但其维护费用昂贵,控制气压的难度较大,空间密闭和“袋装效应”等不足限制了其应用。
膜结构识图教学1、膜结构找形的重要性膜结构找形是膜结构设计的起始步骤,在这一过程中,需要综合考虑建筑的平面、立面要求和建筑功能,以及下部支承条件等因素来确定符合边界条件和力学平衡要求的曲面形状。
实际上膜结构的设计打破了传统的“先建筑,后结构”的设计方式,要求建筑师和结构师在方案建议阶段便紧密结合在一起,共同确定建筑物的外形。
2、膜结构找形注意事项(1)曲面的弯曲应在两个方向上互反,即应为负高斯曲面。
张力膜结构受风压力和风吸力作用,利用方向互反的曲面,可以使膜面在两个方向上相互制约,有效传递外荷载。
(2)避免出现大面积的扁平区域。
曲面上出现大面积的扁平区域,意味着曲面的自然刚度低,承受竖向荷载的能力弱,容易积水或积雪。
为了增加扁平区域曲面的刚度,需要给曲面施加非常大的预应力,这就会导致作用于边界构件上的力很大,甚至无法实施。
(3)曲面上的高低起伏宜平缓,避免出现“尖角”。
曲率变化过于剧烈会导致应力集中。
(4)合理确定支承点的位置,以保证膜面具有较大的曲率。
沿膜主曲率方向的拱高与弦长之比宜大于1:20。
(5)在条件许可的条件下,宜优先选择柔性边缘构件(索)和活动式连接方法(如桅杆顶部采用浮动式帽圈、节点用铰接连接构造),以适应变形、保证膜内应力尽可能均匀,避免在荷载作用下膜材出现应力集中或褶皱。
(6)对于比较重要的膜结构,应在膜材之外布置适当数量的附加拉索对主要支承构件进行固定,以保证结构不会因膜材的破损而倒塌。
(7)支承结构的布置还要考虑具体的施工过程、二次张拉和膜材更换等问题。
(8)单片膜的跨度不宜超过15米,覆盖面积不宜超过400米。
如果超过此限值,应适当增设加强索。
(9)预张力的大小需要预期的形状和设计荷载来确定。
在设计荷载的作用下,应保证结构内部具有维持曲面形状的拉应力值。
预张力过小会导致结构在风荷载的作用下出现较大的振动。
预张力过大又会给支承结构(包括基础)的设计和施工张拉带来困难。
通常对于PVC膜材,预张力水平为1-3kN/m,对于PTFE膜材,预张力水平为3-6kN/m。