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张拉膜结构设计荷载分析与计算

2019-09-19219

张拉膜即膜结构,膜结构的设计主要包括体形设计、荷载分析等问题。张拉膜结构设计有什么规定吗?

一般规定

(1)膜结构中钢结构设计部分应符合钢结构设计规范的要求及其它有关规定,膜结构应进行在外荷载作用下的内力和位移计算,并应根据具体情况,对温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的内力、位移进行计算,膜结构计算应根据其大变形的特点考虑几何非线性的影响,对于材料性质可按照线性考虑。


(2)膜结构中的索膜只能承受拉力,不能承受压力和弯矩。设计时应尽量避免在正常使用情况下索膜松弛情况的发生。设计中,应保证在荷载作用下膜材料的应力应不大于材料的容许应力。


设计步骤

膜结构的受力状态可分成预应力零态、预应力成形态和受荷状态,其全过程分析包括形状分析、荷载分析、裁剪分析及施工过程设计等,形状分析应确定满足一定初始应力分布的膜结构在自平衡态的几何形状,形状分析是进行荷载分析和裁剪分析的基础,裁剪分析就是将空间不可展曲面根据几何拓扑学理论进行适当的剖分,将剖分的膜片展开为平面,并根据补偿法原理确定膜材料的裁剪样式。


分析计算方法

在膜结构形状分析、荷载分析阶段,常用的分析计算方法有:力密度法、动力松驰法和非线性有限元法,膜结构的裁剪分析方法通常有刚性展平和弹性展平两种。相邻裁剪块的边界长度应相等。膜结构在裁剪分析中必须考虑张拉预应力的影响,根据膜材的应力应变关系对裁剪膜片的尺寸进行补偿,膜结构在设计计算时,需对膜材的应力- 应变曲线进行线性化处理,假定膜材为线弹性材料。在处理计算结果时要考虑膜材的材料非线性及正交各向异性。


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