膜結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)分析,應(yīng)在初始形態(tài)分析確定的幾何形狀和預(yù)應(yīng)力的基礎(chǔ)上,考慮各種可能的荷載組合情況對膜結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時(shí),應(yīng)重新確定初始形態(tài)。
在各種荷載組合作用下,膜面各點(diǎn)的最大主應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求
δmax≤ƒ ƒ≤ε*ƒk/γr
式中δmax-----在各種荷載組合作用下的最大主應(yīng)力值;
ƒ -----對應(yīng)于最大主應(yīng)力方向的膜材拉伸強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
ƒk ----- 膜材拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;
ε --- 強(qiáng)度折減系數(shù),對處于一般部位的膜材ε= 1.0;對處于連接節(jié)點(diǎn)處和邊緣部位的膜材ε=0.75;
γr ---- 膜材抗力分項(xiàng)系數(shù),對第一類荷載效應(yīng)組合γr=5.0;對第二類荷載效應(yīng)組合γr=2.5。
在第一類荷載效應(yīng)組合下,膜面不得出現(xiàn)松弛。膜面的折算應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求δmin>δp
式中δmin---- 在各種荷載組合作用下的最小主應(yīng)力值;
δp―- 維持膜結(jié)構(gòu)曲面形狀所需的最小應(yīng)力值,可取初始預(yù)應(yīng)力值的25%。
在第二類荷載效應(yīng)組合下,膜面由于松弛而引起的褶皺面積不得大于膜面面積的10% 膜結(jié)構(gòu)的索在第一類荷載效應(yīng)組合下均應(yīng)處于受拉狀態(tài),在第二類荷載效應(yīng)組合下,索退出工作不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。
當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生較大應(yīng)力或變形時(shí),應(yīng)返回初始形態(tài)確定階段對膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。通?烧{(diào)整初始預(yù)應(yīng)力大小和分布、調(diào)整結(jié)構(gòu)外形或增加加強(qiáng)索的數(shù)量等。
出現(xiàn)松弛將降低膜結(jié)構(gòu)的剛度,在風(fēng)荷載作用下易發(fā)生劇烈振動(dòng),甚至導(dǎo)致膜材撕裂。此外松弛還將影響結(jié)構(gòu)的美觀和排水性能。因此,應(yīng)盡量避免膜材在正常使用狀態(tài)(第一類荷載效應(yīng)組合)下出現(xiàn)松弛。
索是膜結(jié)構(gòu)中的重要受力構(gòu)件,一旦處于受壓狀態(tài),就有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體,因此規(guī)定,索在第一類荷載效應(yīng)組合下均應(yīng)處于受拉狀態(tài)。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,除了保證結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定外,還應(yīng)保證在局部膜片破壞或局部索退岀工作時(shí)不致引起結(jié)構(gòu)整體失效。由于膜材在拉應(yīng)力作用下存在松弛、徐變等問題,張拉式膜結(jié)構(gòu)在正常使用1 ~2年后需要進(jìn)行第二次張拉,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮二次張拉對結(jié)構(gòu)整體的影響。
由于材料自身存在老化問題,各類膜材均有一定的使用年限。對于永久性建筑,當(dāng)膜材達(dá)到使用年限或部分膜片在使用期間出現(xiàn)破損時(shí),需要進(jìn)行更換,這一點(diǎn)在結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)時(shí)宜予以考慮。
在按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),膜結(jié)構(gòu)的變形不得超過規(guī)定的限值。對于整體張拉式和索系支承式膜結(jié)構(gòu),其最大整體位移在第―類荷載效應(yīng)組合下不應(yīng)大于跨度的1/250或懸挑長度的1/125;在第二類荷載效應(yīng)組合下不宜大于跨度的1/200或懸挑長度的1/100。對于桅桿頂點(diǎn),在第二類荷載效應(yīng)組合下,其側(cè)向位移值不宜大于桅桿長度的1/250。對于骨架支承式膜結(jié)構(gòu),其最大位移應(yīng)符合有關(guān)骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
對于體育場看臺(tái)挑篷一類的整體張拉膜結(jié)構(gòu),其整體位移可定義為內(nèi)環(huán)的最大位移;對于索系支承式膜結(jié)構(gòu),其整體位移可定義為跨中最大位移0膜結(jié)構(gòu)在荷載效應(yīng)分析時(shí)的膜單元,是指由柔性索邊界或剛性邊界圍起的一片膜。膜單元名義尺寸,對于三角形膜單元可定義為最小邊長的2/3;對于四邊形膜單元可定義為通過最大位移點(diǎn)的邊界間的最小跨度。
實(shí)地考察Field investigation
專注膜結(jié)構(gòu)
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技術(shù)工程師1對1指導(dǎo)設(shè)計(jì)
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