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風荷載對膜結構設計與制作的影響

文章出處:卓越膜結構作者:卓越網絡部發表時間:2018-09-13 10:10:13閱讀:
     膜結構以其造型美觀、自重輕、經濟和易于建造等優點而倍受建筑師的青睞,在國內外均有廣泛應用。但膜結構在外荷載的作用下結構變形明顯,而且剛度與變形相關,呈現出很強的幾何非線性特征且薄膜質量非常輕,這些特點決定了薄膜結構對風荷載的作用十分敏感,與傳統結構相比,風荷載在膜結構的設計中往往起到控制作用。

膜結構對風荷載較為敏感
膜結構對風荷載較為敏感

     對設計的影響

     在膜結構的設計中:找形分析是基礎,荷載分析是關鍵,裁剪分析是目標和歸宿,而荷載分析中的風荷載取值是難點,風荷載與其他荷載的重要區別在于其大小不僅與結構外部的荷載源——風本身的物理參量有關,而且與結構自身的形狀及結構內部氣壓有關。而膜結構形式的千變萬化及建筑密閉程度和結構內部氣壓影響的復雜性,加上其結構自身與空氣所產生的留固耦合作用,使得膜結構的風致動力效應分析異常困難。而在現行規范中,僅提供了簡單建筑體型的風荷載體型系數,膜結構形式多樣、造型復雜,各國規范所能提供的風荷載體型系數均非常有限,國內外的一般做法均是通過風洞試驗來確定復雜造型建筑的風荷載體型系數,然而目前針對膜結構的風洞試驗研究開展得還極不充分,無法總結出膜結構在風荷載作用下的一般規律,且風洞試驗難以做到膜結構上下表面同步測壓。

膜結構設計應該充分考慮風荷載的影響
膜結構設計應該充分考慮風荷載的影響

    對制作的影響

    1、脊索與膜面的可靠連接
    脊索在膜面下方,視頻中風向時,左側膜結構的脊索對膜面起到了加強作用;但右側膜結構在這個風向時,脊索與膜面脫離,脊索起不到作用,風荷載全部由膜材承受。因此,在僅靠膜材強度不能滿足要求時,可設計索套或索夾,使索與膜面能夠共同作用,抵抗外荷載。

    2、谷索預拉力的設定
    膜單元跨中谷索的預拉力,在膜結構找形階段是控制膜面曲率的主要因素。谷索的預拉力小,膜面就平坦。視頻中的膜結構,谷索預拉力偏小,不僅導致膜面剛度明顯不足,而且在風吸力下,也沒有起到穩定加強的作用。

    3、多個風向角的荷載施加
    膜結構造型多變,最不利風向角可能存在多個。因此在施加風荷載時,設計師應取多個風向和體型系數,盡可能將風荷載考慮周全。如視頻中同一風向,對左側膜結構并非最不利、但對于右側膜結構就是最不利風向。

    4、膜面外拉索的設置
    在極端情況下,膜面有可能損毀。因此在膜結構設計時,應設置膜面在拉索,以保證如視頻中所示的膜面損毀時,鋼結構不會垮塌,造成更大的損失。

    5、膜面剛度的控制
    膜面剛度在膜預張力一定的情況下,最重要的控制因素就是膜面曲率。視頻中的骨架式膜結構,脊和谷的高差小,膜面平坦、曲率小,造成膜面剛度不足,產生振動。

膜結構制作應該達到設計要求
膜結構制作應該達到設計要求

    關于風荷載對膜結構設計與制作的影響今天就和大家探討到這里,如果大家還有疑問,歡迎隨時和小編進行交流,總之膜結構對于風載荷是非常敏感的,在設計與制作中一定要重視這個因素,建議大家找正規的膜結構公司進行設計施工。當然大家可以考慮下我們卓越,我們公司有多年的膜結構設計施工經驗,應用于各個行業領域,案例遍布全國,歡迎咨詢。

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