广东专业做网球场膜结构建筑工程
发布时间:
2023-10-03 18:54
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膜结构建筑是建筑结构的一种新形式,它集建筑,结构力学,精细化工,材料科学和计算机技术于一体,具有很高的技术含量。其弯曲的表面可以根据建筑师的设计需要随意改变。膜结构建筑以新颖独特的建筑形态和良好的应力特性,广泛用于体育健身设施,文化娱乐设施,交通运输设施,工农业建筑和地标建筑。
传统膜结构的设计主要包括体形设计、找形分 析、荷载分析、裁剪分析等。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。找形分析又称为初始形态分析,主要是寻找并确定一个既满足膜内力平衡条件又接近设计者预想造型的曲面。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强度也很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预张应力来提高,对膜结构而言,时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状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。膜结构的荷载一般是风载和雪载,荷载作用下膜材料的变形较大,要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,要求施加初始张应力满足相当不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。剪裁分析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。膜材料轻柔、自振频率很低,风荷载作用下易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材徐变加大,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。
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。
膜材表面的防护涂层(PVDF,PTFE等),具有耐高温的特点,而且本身不发粘,落到膜材表面的灰尘能靠雨水的自然冲洗而达到自洁效果。膜结构具有轻盈稳定的结构特性,其重量是传统建筑的三十分之一,利用这一特点能设计和组织结构细部构件,创造巨大的无遮挡可视空间。此外,膜结构是一种柔性结构,在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形,膜结构通过变形来适应外荷载。根据环境及应用场合的不同,建筑师们把选好的“面料”(膜材)按尺寸裁剪,设计出各种的建筑款式,再与“辅料”(加强构件,如钢架、钢柱或钢索)结合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。