膜結(jié)構(gòu)以其造型美觀、自重輕、經(jīng)濟(jì)和易于建造等優(yōu)點(diǎn)而倍受建筑師的青睞,在國(guó)內(nèi)外均有廣泛應(yīng)用。但膜結(jié)構(gòu)在外荷載的作用下結(jié)構(gòu)變形明顯,而且剛度與變形相關(guān),呈現(xiàn)出很強(qiáng)的幾何非線性特征且薄膜質(zhì)量非常輕,這些特點(diǎn)決定了薄膜結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載的作用十分敏感,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,風(fēng)荷載在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中往往起到控制作用。
膜結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載較為敏感
對(duì)設(shè)計(jì)的影響 在
膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中:找形分析是基礎(chǔ),荷載分析是關(guān)鍵,裁剪分析是目標(biāo)和歸宿,而荷載分析中的風(fēng)荷載取值是難點(diǎn),風(fēng)荷載與其他荷載的重要區(qū)別在于其大小不僅與結(jié)構(gòu)外部的荷載源——風(fēng)本身的物理參量有關(guān),而且與結(jié)構(gòu)自身的形狀及結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓有關(guān)。而膜結(jié)構(gòu)形式的千變?nèi)f化及建筑密閉程度和結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓影響的復(fù)雜性,加上其結(jié)構(gòu)自身與空氣所產(chǎn)生的留固耦合作用,使得膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動(dòng)力效應(yīng)分析異常困難。而在現(xiàn)行規(guī)范中,僅提供了簡(jiǎn)單建筑體型的風(fēng)荷載體型系數(shù),膜結(jié)構(gòu)形式多樣、造型復(fù)雜,各國(guó)規(guī)范所能提供的風(fēng)荷載體型系數(shù)均非常有限,國(guó)內(nèi)外的一般做法均是通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)確定復(fù)雜造型建筑的風(fēng)荷載體型系數(shù),然而目前針對(duì)膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)研究開(kāi)展得還極不充分,無(wú)法總結(jié)出膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的一般規(guī)律,且風(fēng)洞試驗(yàn)難以做到膜結(jié)構(gòu)上下表面同步測(cè)壓。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮風(fēng)荷載的影響
對(duì)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(fēng)向時(shí),左側(cè)膜結(jié)構(gòu)的脊索對(duì)膜面起到了加強(qiáng)作用;但右側(cè)膜結(jié)構(gòu)在這個(gè)風(fēng)向時(shí),脊索與膜面脫離,脊索起不到作用,風(fēng)荷載全部由膜材承受。因此,在僅靠
膜材強(qiáng)度不能滿足要求時(shí),可設(shè)計(jì)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(yù)拉力的設(shè)定 膜單元跨中谷索的預(yù)拉力,在膜結(jié)構(gòu)找形階段是控制膜面曲率的主要因素。谷索的預(yù)拉力小,膜面就平坦。視頻中的膜結(jié)構(gòu),谷索預(yù)拉力偏小,不僅導(dǎo)致膜面剛度明顯不足,而且在風(fēng)吸力下,也沒(méi)有起到穩(wěn)定加強(qiáng)的作用。
3、多個(gè)風(fēng)向角的荷載施加 膜結(jié)構(gòu)造型多變,更不利風(fēng)向角可能存在多個(gè)。因此在施加風(fēng)荷載時(shí),設(shè)計(jì)師應(yīng)取多個(gè)風(fēng)向和體型系數(shù),盡可能將風(fēng)荷載考慮周全。如視頻中同一風(fēng)向,對(duì)左側(cè)膜結(jié)構(gòu)并非更不利、但對(duì)于右側(cè)膜結(jié)構(gòu)就是更不利風(fēng)向。
4、膜面外拉索的設(shè)置 在極端情況下,膜面有可能損毀。因此在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)設(shè)置膜面在拉索,以保證如視頻中所示的膜面損毀時(shí),鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)垮塌,造成更大的損失。
5、膜面剛度的控制 膜面剛度在膜
預(yù)張力一定的情況下,更重要的控制因素就是膜面曲率。視頻中的骨架式膜結(jié)構(gòu),脊和谷的高差小,膜面平坦、曲率小,造成膜面剛度不足,產(chǎn)生振動(dòng)。
膜結(jié)構(gòu)制作應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求
關(guān)于風(fēng)荷載對(duì)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(wèn),歡迎隨時(shí)和小編進(jìn)行交流,總之膜結(jié)構(gòu)對(duì)于風(fēng)載荷是非常敏感的,在設(shè)計(jì)與制作中一定要重視這個(gè)因素,建議大家找正規(guī)的
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