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膜結(jié)構(gòu)設(shè)計

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括體形設(shè)計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通過體形設(shè)計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學平衡，并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。雙層結(jié)構(gòu)是雙層膜之間充入氣體,和單層相比可以充入高壓空氣,形成具有一定剛性的結(jié)構(gòu),而且進出口可以敞開。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個方向應(yīng)力增加而另一個方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在較不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產(chǎn)生風振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構(gòu)件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結(jié)構(gòu)工程中較關(guān)鍵的一個問題。

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膜結(jié)構(gòu)施工方案

懸掛臂安裝焊接：懸掛臂安裝采用焊接，需檢查焊接節(jié)點，調(diào)節(jié)懸掛臂設(shè)計坡度，準確無誤方能進行焊接。靠邊一條懸掛臂準確無誤后，安裝另一邊一條懸掛臂，就位準確后點焊。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進行。然后以此兩條懸掛臂為基準拉出懸掛臂的較高、較底標高線，一一焊接剩余懸掛臂。并焊接無縫鋼管。

型鋼需接長時，先焊接頭并矯直。采用型鋼接頭時，為使接頭型鋼與鋼板預(yù)埋件緊貼，應(yīng)按設(shè)計要求鏟去楞角。對接焊縫應(yīng)在焊縫的兩端焊上引弧板，其材質(zhì)和波口型式與焊件相同，焊后氣割切除并磨平。

校準檢驗：懸掛臂安裝后首*先檢查現(xiàn)場連接部位的質(zhì)量。懸掛臂安裝質(zhì)量主要檢查懸掛臂豎向面的不垂直度;受壓對懸掛臂豎向面的側(cè)面下垂;懸掛臂坡度。保證懸掛臂符合設(shè)計受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定要求。

連接受力拉索：定位拉桿基準線、標高線，按要求安裝預(yù)埋件，焊接欄桿。

充氣膜結(jié)構(gòu)

氣承式膜結(jié)構(gòu)依靠曲面內(nèi)外氣壓差來維持膜曲面的形狀。 氣承式膜結(jié)構(gòu)是在由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣,保持使室內(nèi)的空氣壓力始終大于室外的空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負載荷及外力的構(gòu)造形式。

框式膜結(jié)構(gòu)

框式膜結(jié)構(gòu)中膜面僅僅起到對框架結(jié)構(gòu)的維護作用,框架結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu),也可以是各類索結(jié)構(gòu)。