膜結構設計

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膜結構設計

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膜結構設計理念
一、膜結構采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,用分項系數的設計表達式進行計算。
二、膜結構應根據建筑物的性質和等級、使用年限、使用功能、結構跨度、防火要求、地區自然條件及膜材的耐用年限等要求進行膜材選用。
三、膜結構的設計應根據荷載、支承條件、制作加工、施工工況及其它特殊條件進行。
四、膜結構的設計內容包括形狀設計、荷載分析、裁剪設計、配件設計、支承結構設計。
五、對膜結構的形狀設計、荷載分析、裁剪設計,應在考慮施工過程的基礎上進行一體化的設計。
六、膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。
七、膜面的最大主應力應小于膜材的強度設計值,在荷載長期作用下,最小主應力應大于等于維持其初始平衡形狀的應力值。
八、膜結構一體化設計時,應考慮膜材的松弛、徐變、老化。
九、膜結構設計時,應考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響。
十、膜結構設計應考慮膜材破壞時,支承結構仍應保持自身的強度、剛度及穩定性。

設計內容
初始態分析
確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面,并能夠抵抗各種可能的荷載工況;這是一個反復修正的過程。
荷載態分析
張拉膜結構自身重量很輕,僅為鋼結構的1/5,混凝土結構的1/40;因此膜結構對地震力有良好的適應性,而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。

尺寸的確定
及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構不同時,應注意不同設計方法間的系數轉換。

連接設計
包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。

剪裁設計
這一過程應具備必要的試驗數據,包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值(應通過雙軸拉伸試驗確定)。

膜結構聲學設計
膜結構建筑聲學設計通常集中圍繞兩方面的聲學品質進行。第一,如何屏蔽外部噪聲對建筑內部的影響;第二,建筑內部輪廓對回聲作用與混響時間影響。噪聲與回聲需要考慮的因素截然不同,但兩者必須同時考慮,井評價建筑聲環境綜合品質。
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