膜結(jié)構(gòu)工程實(shí)例

1970年日本大阪萬國博覽會(huì)上的美國館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑，在建筑行業(yè)引起了不小的轟動(dòng)。1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)的“佐治亞穹頂”，擬橢圓形的尺寸達(dá)240m*193m。云南膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、購買、安裝認(rèn)準(zhǔn)云南路飛膜結(jié)構(gòu)工程技術(shù)有限公司，我公司有豐富的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量和服務(wù)都有保障。為了慶祝新千年的到來，英國在倫敦建成了直徑達(dá)320m的“千氣穹頂”。整個(gè)展覽大廳總面積為8萬平方米。覆蓋其上的是72塊聚（PVC）涂層的玻璃纖維織物板，千年穹頂以其獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平。

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膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：測地線裁剪法

裁剪分析與找形技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程極為相似，都是從測量實(shí)物模型開始的，對(duì)于簡單規(guī)則的可展曲面，可直接利用幾何方法將其展開。膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工膜結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)計(jì)算通常由計(jì)算機(jī)完成,其復(fù)雜型體的整體空間作用和繁雜的抗風(fēng)計(jì)算是從事一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師難以完成的?，F(xiàn)代概念上的裁剪分析，主要還是依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在此過程中，產(chǎn)生了許多方法，如測地線法、有限元法、優(yōu)化分析法，等等。下面介紹被廣泛應(yīng)用的測地線法（GeodesicLineMethod）。

測地線又稱短程線，是大地測量學(xué)的概念，其通常被理解為：經(jīng)過曲面上兩點(diǎn)并存在于曲面上的短的曲線。所以用測地線作裁剪分析，就是以測地線來剖分空間膜面。這樣做的好處是熱合縫短、用料較省，但熱合縫的分布及材料經(jīng)、緯方向的考慮不易把握。

求曲面上的測地線的問題，實(shí)際上是一個(gè)求曲面上兩點(diǎn)間曲線長度之泛函極值的問題。由于膜結(jié)構(gòu)幾何外形的新奇多變，也就無法得到曲面上兩點(diǎn)間曲線長度的泛函的顯式，所以通常是求極值確定測地線上的若干點(diǎn)，再用線性插值的方法求中間點(diǎn)，從而求得測地線。

有了測地線就可以確定裁剪線：直接以測地線為裁剪線或從一條測地線向另一條測地線作垂線，以垂線中點(diǎn)的連線作為裁剪線。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：應(yīng)變補(bǔ)償

膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)張力作用下工作的，而膜材的裁剪下料是在無應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，因而在確定裁剪式樣時(shí)，有一個(gè)對(duì)膜材釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償?shù)膯栴}。影響膜材應(yīng)變補(bǔ)償率的因素可歸納為以下幾個(gè)方面：

（1）膜面的預(yù)應(yīng)力值及膜材的彈性模量和泊松比，這是影響應(yīng)變補(bǔ)償率的直接因素。

（2）主應(yīng)力方向與膜材經(jīng)、緯向纖維間的夾角，這一問題變的重要是因?yàn)槟げ氖钦划愋圆牧稀?/span>

（3）熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層，熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層的性能不同于單層膜，其應(yīng)變補(bǔ)償應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

（4）環(huán)境溫度及材料的熱應(yīng)變性能，尤其是雙層膜結(jié)構(gòu)環(huán)境溫度相差較大時(shí)，要特別注意。

在荷載分析中，在每一荷載增量步中對(duì)所有的單元進(jìn)行逐一判別，如發(fā)現(xiàn)褶皺單元，可按以下方法處理：

（1）修元?jiǎng)偠龋簻p小褶皺單元對(duì)結(jié)構(gòu)總體剛度的貢獻(xiàn)，即修改褶皺單元的剛度矩陣，從而減小自身的實(shí)際荷載分擔(dān)，結(jié)果是增加了相臨單元的負(fù)擔(dān)。

（2）修改結(jié)構(gòu)剛度：回到找形階段，對(duì)曲面進(jìn)行修正，即通過修改局部區(qū)域的邊界條件或調(diào)整預(yù)應(yīng)力的方法來修正結(jié)構(gòu)的剛度。