膜結(jié)構(gòu)設計

膜結(jié)構(gòu)的設計主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通過體形設計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預應力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應力狀態(tài)，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預應力條件下的力學平衡，并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。雙層結(jié)構(gòu)是雙層膜之間充入氣體,和單層相比可以充入高壓空氣,形成具有一定剛性的結(jié)構(gòu),而且進出口可以敞開。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準確計算結(jié)構(gòu)的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預張力。在外荷載作用下膜中一個方向應力增加而另一個方向應力減少，這就要求施加初始張應力的程度要滿足在較不利荷載作用下應力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產(chǎn)生風振，導致膜材料破壞，如果初始預應力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構(gòu)件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預應力的確定要通過荷載計算來確定。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)工程中較關(guān)鍵的一個問題。

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膜結(jié)構(gòu)施工方案

懸掛臂安裝焊接：懸掛臂安裝采用焊接，需檢查焊接節(jié)點，調(diào)節(jié)懸掛臂設計坡度，準確無誤方能進行焊接。靠邊一條懸掛臂準確無誤后，安裝另一邊一條懸掛臂，就位準確后點焊。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準確計算結(jié)構(gòu)的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。然后以此兩條懸掛臂為基準拉出懸掛臂的較高、較底標高線，一一焊接剩余懸掛臂。并焊接無縫鋼管。

型鋼需接長時，先焊接頭并矯直。采用型鋼接頭時，為使接頭型鋼與鋼板預埋件緊貼，應按設計要求鏟去楞角。對接焊縫應在焊縫的兩端焊上引弧板，其材質(zhì)和波口型式與焊件相同，焊后氣割切除并磨平。

校準檢驗：懸掛臂安裝后首*先檢查現(xiàn)場連接部位的質(zhì)量。懸掛臂安裝質(zhì)量主要檢查懸掛臂豎向面的不垂直度;受壓對懸掛臂豎向面的側(cè)面下垂;懸掛臂坡度。保證懸掛臂符合設計受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定要求。

連接受力拉索：定位拉桿基準線、標高線，按要求安裝預埋件，焊接欄桿。

充氣膜結(jié)構(gòu)

氣承式膜結(jié)構(gòu)依靠曲面內(nèi)外氣壓差來維持膜曲面的形狀。 氣承式膜結(jié)構(gòu)是在由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣,保持使室內(nèi)的空氣壓力始終大于室外的空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負載荷及外力的構(gòu)造形式。

框式膜結(jié)構(gòu)

框式膜結(jié)構(gòu)中膜面僅僅起到對框架結(jié)構(gòu)的維護作用,框架結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu),也可以是各類索結(jié)構(gòu)。