膜結構設(shè)計裁剪四要素主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪(jiǎn)分析。
一、通過體形設計確定建築平麵形狀尺寸、三維造型、淨空(kōng)體量(liàng),確定各控製點的坐標、結構形式,選(xuǎn)用膜材和(hé)施工(gōng)方案。
二、初始平衡形狀分(fèn)析就是所謂的找形分析。由(yóu)於膜材料本身沒有(yǒu)抗(kàng)壓(yā)和抗彎(wān)剛度,抗(kàng)剪強主芤(kou)很差,因此其剛度和穩定性(xìng)需要靠膜曲麵的曲率變化和其中預應力(lì)來提高,對膜結構而言(yán),任(rèn)何時候不存在無應力狀態,因此膜曲麵形狀最終(zhōng)必(bì)須滿足在一(yī)定邊界條件、一定預應(yīng)力條件下的力學平衡,並以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。目前膜結構(gòu)找形分析(xī)的方法主要有動力鬆馳法、力密度法以及有限單元法等。
三、膜結構考慮的荷(hé)載一般是風載和雪載。在(zài)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,因此要精確計算結構的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另(lìng)一個目的是一確定索(suǒ)、膜中初始(shǐ)預張力。在外荷載作用下膜中(zhōng)一個方向應力增加(jiā)而另一個方(fāng)向應力減少,這就要求施(shī)加初始(shǐ)張(zhāng)應力的程度要滿足在最不利荷載作用下應力(lì)不致減少到零,即不出現皺褶。因(yīn)為膜材料比較輕柔,自(zì)振頻率(lǜ)很低,在(zài)風荷載作用下極易產生風振,導致膜材料破壞,如果初始預應力施(shī)加過高,膜材塗變加大,易老化且強度儲備少,對受力構件強度要求也高,增加施工安裝難度。因此初始預應力的(de)確(què)定要通過荷載計(jì)算來確定。
四、裁剪分析—經過找形(xíng)分析(xī)而形成的膜結構通常為三維不可展開空間曲麵,如何通過二維材料的(de)裁剪,張拉形成所需要(yào)的三維空間曲(qǔ)麵(miàn),是整個膜結構工程中最關鍵的一個問題,這正是裁剪分析的主要內容。