张拉膜结构的形态。
鞍形(saddle shape)
鞍形曲面由四个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成,是典型的互反曲面形式。在这四个角点中,通常有两个对角点为高点(HP),另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架,即形成所谓的刚性边界;也可以采用边索,通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形,避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱,因而较为常用。
对于菱形平面的鞍形膜结构,可定义两对角点间的水平距离 L 为跨度,高点(或低点)与跨中点间的高差f 为矢高,f / L为矢跨比。矢跨比是控制鞍形曲面形状的重要参数。矢跨比越大,膜面曲率越大,结构刚度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之间。
鞍形膜结构的适用跨度较小,一般多用于膜结构小品中。
张拉膜结构的概念设计
当膜结构在平衡位置附近出现变形时,可产生两种回复力:一个是由几何变形引起的;另一个是由材料应变引起的。通常几何刚度要比弹性刚度大得多,所以要使每一个膜片具有良好的刚度,就应尽量形成负高斯曲面,即沿对角方向分别形成"高点"和"低点"。"高点"通常是由桅杆来提供的,也许是由于这个原因.
大跨度张拉膜结构的稳定性能设计应考虑的因素
1、在满足全体安稳性要求的前提下,支承结构的柔性也添加了膜结构的应变能力。
2、 曲面的全体变形使得结构应力并不随荷载的添加而线性增加,这对结构的受力功能是非常有利的。
3、锥形膜结构受到风荷载效果会使铰接的桅杆发生歪斜,并使迎风面的曲率发生变化以削弱该区域膜材内应力的增加;同时背风面的膜面曲率则能起到安稳桅杆的效果。
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