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上海景觀膜結構設計的找型方法
2021-01-26 13:49:33 評論：2 點擊：560
規劃部分水面和布置若干水景是許多新的居住區規劃的項目。除此之外，還有一些大廣場和草地鋪成的地區，以及一些西方雕塑框架。一些地區引進了異域景觀、異域花卉和植物。更重要的是，區內以各種新材料組成的景觀膜結構，不僅造型獨特，而且方便人們施工。然而，如何設計這些景觀膜結構并不是所有住宅物業都能理解的。
規劃部分水面和布置若干水景是許多新的居住區規劃的項目。除此之外，還有一些大廣場和草地鋪成的地區，以及一些西方雕塑框架。一些地區引進了異域景觀、異域花卉和植物。更重要的是，區內以各種新材料組成的景觀膜結構，不僅造型獨特，而且方便人們施工。然而，如何設計這些景觀膜結構并不是所有住宅物業都能理解的。
膜結構設計主要包括四個主要問題：形狀設計、初始平衡形狀分析、載荷分析和切割分析。通過形狀設計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體積，確定控制點坐標、結構形式、膜的選擇和施工方案。
初始平衡形狀分析稱為找形分析。找形分析產生三維不可展空間曲面。在整個膜結構工程中，如何通過切割和拉伸二維材料來形成所需的三維空間表面是一個關鍵問題，這是切割分析的主要內容。由于膜材料本身沒有壓縮剛度和彎曲剛度，抗剪強度很差，需要通過膜面曲率變化和膜面預應力來提高膜材料的剛度和穩定性。膜結構在任何時候都沒有應力自由狀態，因此膜面形狀最終必須滿足一定邊界條件和預應力條件下的力學平衡，并以此為基準。進行了載荷分析和切削分析。
目前，動力松弛法、力密度法和有限元法是膜結構找形分析的主要方法。膜結構中考慮的荷載通常是風荷載和雪荷載。膜材料在荷載作用下變形較大，荷載分布隨形狀的變化而變化。因此，采用幾何非線性方法對結構的變形和應力進行了精確計算。
載荷分析的另一個目的是確定電纜和薄膜的初始預緊力。在外荷載作用下，一個方向的應力增大，另一個方向的應力減小，這就要求在最不利的荷載作用下，初始拉應力不減小到零，即不產生褶皺。由于膜材料比較軟，固有頻率很低，在風荷載作用下容易產生風振，導致膜材料的破壞。當初始預應力過大時，膜材料的涂層增加，膜材料易老化，強度儲備小，受力構件的強度要求也高，增加了施工和安裝的難度。因此，初始預應力的確定應通過荷載計算來確定。
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