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膜结构建筑风格各异,艺术性较强,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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膜结构停车棚长期应用中结构蠕变问题的试验研究

作者:临朐艺景膜结构工程有限公司  时间:2021-04-08 14:48:53 点击数:

膜材作为一种膜结构停车棚建筑用材,人们关注其在某一环境条件下使用的性能与耐时性,格外是结构受长期荷载作用时产生的蠕变现象,由蠕变引起的结构附加变形效应,造成预应力损失,影响结构的总体变形,导致整体结构的承载力下降,或者还会被破坏。对此,有学者对其进行了试验研究:

一、试验研究:

1、恒温恒载荷加载实验:

对纤维加强聚合物基复合材料的蠕变实验研究主要是恒温恒载下,通过大量的实验来观察纤维的体积含量、排列形式等对材料蠕变性的影响。经过实验数据得出蠕变曲线,得到膜结构停车棚的应变随着时间的变化规律。

复合材料在某一应力水平下拉伸蠕变的过程一般有三阶段。阶段一称为暂态阶段,这阶段的应变加快,但应变速率减小,趋于稳定;阶段二,应变缓慢地以基本不变的速率增加,这一稳态阶段一般持续时间较长,延续时间的长短主要和应力水平有关;阶段三,材料由于损坏的积累而接近于破坏,终会导致材料蠕变断裂。如果应力水平较低,可能会不出现第三阶段。如果应力水平接近材料限定强度,可缩短二阶段而很快进入第三阶段。

2、恒温变载荷加载实验:

当复合材料结构承受变化的应力作用时,其蠕变的描述就比较复杂,由于黏弹性材料特性与受载历史有关,对于变化的载荷,应力和应变的本构关系可用Boltz-mann提出的表达式表示。Boltzmann叠加原理是高聚物黏弹性的一个简单、又相当重要的原理,这个原理指出∶高聚物的力学松弛行为是整个历史中诸松弛过程的线性相加的结果。对于蠕变过程,每个负荷对高聚物的变形的贡献是单独的,总的蠕变是各个负荷引起蠕变的线性相加。

二、结论:

(1)随着时间的增加,索膜结构停车棚的弹性应变有逐渐减小的趋势,蠕变应变有逐渐增加的趋势,总的应变也逐渐的增加。由此可见,随着时间的增进,蠕变在结构变形中所占的比例越来越大,是结构产生变形的主要因素。

(2)在对索膜结构进行研究过程中,要着重考虑蠕变因素的影响,虽然在短时间内看不出由蠕变所造成的影响,但在长时间内,格外是当结构要达到使用期时(索膜结构的使用期限是25年左右),要考虑由于蠕变造成的膜面发生皱褶现象,导致整体结构的承载力下降,严重时材料老化破坏,这对膜材在建筑结构领域的应用具有重要的意义。

(3)当结构遇到偶然荷载作用(如∶集中荷载、大风、大雪、地震等)时,要考虑蠕变引起的附加效应也加快了变形的发生,膜材容易破坏,对结构造成严重的影响。因此对结构进行蠕变研究已成为索膜结构停车棚设计中不能缺少的一部分。

关键词: 膜结构停车棚
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