膜結(jié)構(gòu)形狀的確定以及使用原則

膜結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)就是確定滿足設(shè)計(jì)要求的平衡曲面和與此曲面對(duì)應(yīng)的預(yù)張力值，也就是說，外形設(shè)計(jì)同時(shí)也是內(nèi)力設(shè)計(jì)。在接下來的文章膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝公司主要普及其形狀的確定以及原則。

膜結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)就是確定滿足設(shè)計(jì)要求的平衡曲面和與此曲面對(duì)應(yīng)的預(yù)張力值，也就是說，外形設(shè)計(jì)同時(shí)也是內(nèi)力設(shè)計(jì)。在接下來的文章膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝公司主要普及其形狀的確定以及原則。

形狀確定或者說找形是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比不缺少的步驟，在這一過程中，需要綜合考慮建筑的平面、立面要求和建筑功能以及下部支承條件等因素來確定符合邊界條件和力學(xué)平衡要求的曲面形狀。實(shí)際上，膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的“先建筑，后結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)方式，要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在方案建議階段便緊密結(jié)合在一起，共同確定建筑物的外形。

從力學(xué)的角度來看，膜結(jié)構(gòu)的找形問題可以歸結(jié)為求解空間曲面的初始平衡問題。這一問題包含了如下幾個(gè)重要參數(shù)：①結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系；②體力和面力；③結(jié)構(gòu)幾何形狀；④幾何邊界條件；⑤初始預(yù)張力的大小和分布。其中，結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系是指不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接關(guān)系，在計(jì)算機(jī)有限元模型中，也可以將其理解為結(jié)構(gòu)單元之間的連接關(guān)系。體力和面力是指結(jié)構(gòu)自重和外荷載，在找形階段外荷載通常為零。結(jié)構(gòu)幾何形狀是找形階段所要求解的，一般屬于未知量。幾何邊界條件和初始預(yù)張力通常由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)建筑條件和施工條件等因素來綜合確定，是找形階段的主要自變量?？梢哉f，找形就是尋求以上諸多因素的平衡點(diǎn)。接下里在介紹一下它的確定原則。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝師在構(gòu)思張力膜結(jié)構(gòu)的外形時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

（1） 曲面的彎曲應(yīng)在兩個(gè)方向上互反，即應(yīng)為負(fù)高斯曲面。張力膜結(jié)構(gòu)受風(fēng)壓力和風(fēng)吸力作用，利用方向互反的曲面，可以使膜面在兩個(gè)方向上相互制約，有效傳遞外荷載。

（2） 避免出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域。曲面上出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域，意味著曲面的自然剛度低，承受豎向荷載的能力弱，容易積水或積雪；為了增加扁平區(qū)域曲面的剛度，需要給曲面施加非常大的預(yù)應(yīng)力，這就會(huì)導(dǎo)致作用于邊界構(gòu)件上的力很大，甚至無法實(shí)施。

（3） 曲面上的高低起伏宜平緩，避免出現(xiàn)“尖角”。曲率變化過于劇烈會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中。

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