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膜结构建筑风格独特,艺术性强,具有浓厚的现代气息,力学特性好,光学热学性能优

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说说膜结构景观的设计要点及计算技术

作者:临朐艺景膜结构工程有限公司  时间:2020-12-23 15:01:49 点击数:

由于膜结构景观所用膜材的基层材料是由纤维按经纬方向编织而成,材料属正交异性,膜材受力时表现出显明的非线性。同时由于膜材的柔性,在初始预张力及外荷载作用下易发生大位移。而大位移、大转动将导致须考虑结构非线性变形的影响,这些力学特性的存在决定了膜结构设计的复杂性,景观膜结构的设计是在确定结构平面形状、尺寸,进行三维造型、确定净空体量与各控制点坐标,选定结构形式与膜材类型的基础上进行找形分析(即找出膜面的合理形状,使之既能满足建筑的边界约束条件,又能承受外荷载作用),荷载分析(确定结构内力与变形,确定索、膜初始预张力)与裁剪分析(即把二维材料恰当裁剪通过张拉形成所需要的三维空间曲面),找形分析时可通过几何分析法(适用于简单外形)、物理模型法(皂膜比拟法)与数值分析法(动力松弛法、力密度法、较小曲面法等)确定结构初始平衡形状。

荷载分析膜结构景观时可按几何非线性分析结构在不同工况下的内力与变形。在确定索膜初始预张力时,应保障在越为不利的荷载工况下膜中不出现零应力,以免膜材出现皱褶。同时初始应力值也不宜过高,否则膜材徐变增加、易老化、强度储备减少。裁剪分析时可采用物理模型方法,几何模型方法以及平衡模型方法(如力密度法、动力松弛法、离散过限变换投影法等),将景观膜结构中的膜材从预应力状态还原为无应力状态,并应考虑初始预应力造成膜材经纬方向伸长差异对裁剪下料的影响。

显然这些分析过程是比较复杂的,需采用按上述方法编制的程序,通过电脑分析计算,还有一些相关软件也正在开发中。这些软件虽各有特点,但膜结构景观的发展还期盼研究部门早日推出功能越强、介面友好,易于操作的高质量商品化软件。

关键词: 膜结构景观
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