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膜结构对建筑造型的影响

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膜结构对建筑造型的影响

发布日期:2019-06-28 作者: 点击:

     膜结构以其造型美观、自重轻、经济和易于建造等优点而倍受建筑师的青睐,在国内外均有广泛应用。但膜结构在外荷载的作用下结构变形明显,而且刚度与变形相关,呈现出很强的几何非线性特征且薄膜质量非常轻,这些特点决定了薄膜结构对风荷载的作用十分敏感,与传统结构相比,风荷载在膜结构的设计中往往起到控制作用。


     对设计的影响

     在膜结构的设计中:找形分析是基础,荷载分析是关键,裁剪分析是目标和归宿,而荷载分析中的风荷载取值是难点,风荷载与其他荷载的重要区别在于其大小不仅与结构外部的荷载源——风本身的物理参量有关,而且与结构自身的形状及结构内部气压有关。而膜结构形式的千变万化及建筑密闭程度和结构内部气压影响的复杂性,加上其结构自身与空气所产生的留固耦合作用,使得膜结构的风致动力效应分析异常困难。而在现行规范中,仅提供了简单建筑体型的风荷载体型系数,膜结构形式多样、造型复杂,各国规范所能提供的风荷载体型系数均非常有限,国内外的一般做法均是通过风洞试验来确定复杂造型建筑的风荷载体型系数,然而目前针对膜结构的风洞试验研究开展得还极不充分,无法总结出膜结构在风荷载作用下的一般规律,且风洞试验难以做到膜结构上下表面同步测压。


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膜结构设计应该充分考虑风荷载的影响


    对制作的影响

    1、脊索与膜面的可靠连接
    脊索在膜面下方,视频中风向时,左侧膜结构的脊索对膜面起到了加强作用;但右侧膜结构在这个风向时,脊索与膜面脱离,脊索起不到作用,风荷载全部由膜材承受。因此,在仅靠膜材强度不能满足要求时,可设计索套或索夹,使索与膜面能够共同作用,抵抗外荷载。

    2、谷索预拉力的设定
    膜单元跨中谷索的预拉力,在膜结构找形阶段是控制膜面曲率的主要因素。谷索的预拉力小,膜面就平坦。视频中的膜结构,谷索预拉力偏小,不仅导致膜面刚度明显不足,而且在风吸力下,也没有起到稳定加强的作用。

    3、多个风向角的荷载施加
    膜结构造型多变,最不利风向角可能存在多个。因此在施加风荷载时,设计师应取多个风向和体型系数,尽可能将风荷载考虑周全。如视频中同一风向,对左侧膜结构并非最不利、但对于右侧膜结构就是最不利风向。

    4、膜面外拉索的设置
    在极端情况下,膜面有可能损毁。因此在膜结构设计时,应设置膜面在拉索,以保证如视频中所示的膜面损毁时,钢结构不会垮塌,造成更大的损失。

    5、膜面刚度的控制
    膜面刚度在膜预张力一定的情况下,最重要的控制因素就是膜面曲率。视频中的骨架式膜结构,脊和谷的高差小,膜面平坦、曲率小,造成膜面刚度不足,产生振动。


膜结构制作应该达到设计要求


    关于风荷载对膜结构设计与制作的影响今天就和大家探讨到这里,如果大家还有疑问,欢迎随时和小编进行交流,总之膜结构对于风载荷是非常敏感的,在设计与制作中一定要重视这个因素,建议大家找正规的膜结构公司进行设计施工。


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