膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景

自重輕,跨度大,造價低,可以很大限度發(fā)揮材料特性,有利防震;造型新穎美觀,色彩多變,可為文化、體育、旅游、商業(yè)設(shè)施提供更好的形象包裝;具有較好的防水、透光性能,建設(shè)周期短,可做持久性建筑,也可移動搬遷,有利于城建景觀及房地產(chǎn)項目的開發(fā)。可以預(yù)見,21世紀(jì)中國的經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn),膜結(jié)構(gòu)建筑將在未來大型建筑中展現(xiàn)新、奇、輕、美的特點,因此膜結(jié)構(gòu)建筑的研究與開發(fā)有著廣泛的發(fā)展前景。經(jīng)過找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個問題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

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膜結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟

（3）風(fēng)振動力分析

風(fēng)力可分成平均風(fēng)和脈動風(fēng)兩部分。平均風(fēng)的周期較長，其對結(jié)構(gòu)的作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力。脈動風(fēng)的周期較短，其對結(jié)構(gòu)的作用為動力性質(zhì)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小，自振頻率較低時，在脈動風(fēng)荷載的作用下可能產(chǎn)生較大的變形和振動，所以在設(shè)計索膜這類小剛度結(jié)構(gòu)時，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)振動力計算。索膜結(jié)構(gòu)具有振型頻譜密集、非線性特征和三維效應(yīng)不可忽略等特點，針對高層和橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振分析方法不能直接應(yīng)用。索膜結(jié)構(gòu)的響應(yīng)與荷載呈非線性關(guān)系，對于索膜結(jié)構(gòu)定義荷載風(fēng)振系數(shù)或陣風(fēng)系數(shù)在理論上也是不正確的。影響中國膜結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用的主要因素有：國產(chǎn)膜材料性能差，而進(jìn)口膜材料價格高。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計：應(yīng)變補償

膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)張力作用下工作的，而膜材的裁剪下料是在無應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，因而在確定裁剪式樣時，有一個對膜材釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補償?shù)膯栴}。影響膜材應(yīng)變補償率的因素可歸納為以下幾個方面：

（1）膜面的預(yù)應(yīng)力值及膜材的彈性模量和泊松比，這是影響應(yīng)變補償率的直接因素。

（2）主應(yīng)力方向與膜材經(jīng)、緯向纖維間的夾角，這一問題變的重要是因為膜材是正交異性材料。

（3）熱合縫及補強(qiáng)層，熱合縫及補強(qiáng)層的性能不同于單層膜，其應(yīng)變補償應(yīng)區(qū)別對待。

（4）環(huán)境溫度及材料的熱應(yīng)變性能，尤其是雙層膜結(jié)構(gòu)環(huán)境溫度相差較大時，要特別注意。

在荷載分析中，在每一荷載增量步中對所有的單元進(jìn)行逐一判別，如發(fā)現(xiàn)褶皺單元，可按以下方法處理：

（1）修元剛度：減小褶皺單元對結(jié)構(gòu)總體剛度的貢獻(xiàn)，即修改褶皺單元的剛度矩陣，從而減小自身的實際荷載分擔(dān)，結(jié)果是增加了相臨單元的負(fù)擔(dān)。

（2）修改結(jié)構(gòu)剛度：回到找形階段，對曲面進(jìn)行修正，即通過修改局部區(qū)域的邊界條件或調(diào)整預(yù)應(yīng)力的方法來修正結(jié)構(gòu)的剛度。