膜结构由于其自身的特点,其设计不同于传统结构
1建筑设计
一般情况下,建筑师根据业主的意向、功能要求和环境条件,初步确定建筑物的平面形状和尺寸、空间形态、三维造型、净空和容积,基本确定各控制点的坐标。结合经济、施工技术等技术条件,与膜结构工程师、业主、施工技术人员共同确定经济合理的初步设计方案。
2找形
对于膜结构,在施加预应力前不存在结构刚度,即在任何时候都不存在无应力状态。由于膜材料本身没有弯曲刚度,其表面形状与预应力的大小和分布一一对应,因此在确定控制点坐标后,可以给出合理的预应力值及其分布,从而确定合适的膜表面形状。预应力值的大小和分布需要根据各种情况反复调整后确定。这个过程叫做找形分析。这一过程往往离不开设计过程,需要反复调整,以满足建筑造型的要求,保证结构的经济合理性、安全性和可靠性。
3负荷分析
膜结构的控制荷载通常为风荷载和雪荷载。膜结构在荷载作用下变形较大,应采用几何非线性方法精确计算结构的变形和应力分布。根据不同工况下计算的索、膜、梁、杆等结构构件内力分布的很不利情况,选择索、膜等材料的型号和尺寸,确定具体的节点做法和构造措施。因此,经济、安全的缆索施工只有经过仔细的内力分析才能完成,而这是经验所不能确定的。传统的帐篷建筑理念离不开膜结构设计。
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