膜结构的设计与施工
膜结构建筑的结构计算通常由计算机完成,其复杂型体的整体空间作用和繁杂的抗风计算是从事一般建筑结构设计的工程师难以完成的。国外 各大从事膜结构建筑设计和安装的***公司,都各自开发了大型的***软件,但为了控制市场都严格保密。目前国内已经出现的诸如上海八万人体育场等少数膜结构建筑,也都是外国公司设计的。我国自行设计的大型膜结构还很少,国内也尚无成熟的理论计算方法及相应的计算设计程序,制约了膜结构在我国的发展、应用与研究。
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膜结构设计步骤
常用的计算机找形方法:
(1)力密度法
索网结构中拉力与索长度的比值定义为力密度(ForceDensity)。力密度法(ForceDensityMethod)是由Linkwitz及Schek提出来的,原先只是用于索网结构的找形,将膜离散为等代索网,后来,该方法被用于膜结构的找形。把等代为索的膜结构看成是由索段通过结点相连而成,通过确定索段的力密度,建立并求解结点的平衡方程,可得各自由结点的坐标。
不同的力密度值,对应不同的外形。当外形符合要求时,由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。力密度法也可以用于求解小曲面,小曲面时膜内应力处处相等,肥皂膜就是建议的小曲面的例子。实际上的小曲面无法用计算机数值计算方法得到,泸水网球场膜结构,所以工程上常采用确定误差来得到可接受的较小曲面。
力密度法的优点是只需求解线性方程组,其精度一般能满足工程要求。用力密度法找形的软件有德国EASY(EasyForm)、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。
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膜结构设计步骤
(1)静风压体型系数的确定
风荷载体型系数是描述风压在结构上不均匀特征的重要参数,一般结构的体形系数可以从荷载规范查得。但膜结构形状各异,不能从荷载规范直接获得风压体型系数。所以,较大的膜结构基本都要求进行风洞试验,网球场膜结构工程,以获得比较正确的膜结构的局部风压净压系数和平均风载体形系数。由于风洞试验要满足一系列的相似准则,网球场膜结构工程造价,如几何相似、雷诺数相似等,网球场膜结构造价,通常要完全满足这些相似条件是不可能的,因此风洞模拟实验结果有时会超过实测值很多。
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