膜結(jié)構工程設計中常見的一些問題

我國膜結(jié)構雖然從二十世紀八十年代才開始 ,但 20 年來取得了可喜的成績 ,已建成了近 20 個大型膜結(jié)構工程[2 ] 。然而進步的同時 ,我們也發(fā)現(xiàn)了很多問題 :設計、計算精度不夠 ,結(jié)構安全度無法準確衡量 ,監(jiān)理施工驗收無從把握等。

1 膜材的影響

膜材是非線性材料 ,雖然在初始應力狀態(tài)下應變很小 ,可簡化為正交異性的線彈性材料 ,但在大風及大雪作用下 ,膜材應力很可能超過膜材的線彈性范圍 ,如果仍按線彈性材料進行分析 ,卸載后將產(chǎn)生很大的殘余變形。

2 初應力的影響

膜結(jié)構是柔性結(jié)構 ,主要靠膜面的初應力和形狀的變化來抵抗外荷載。沒有初應力就沒有剛度。初應力的合理選擇至關重要 ,初應力給的過大 ,會使支撐結(jié)構反力增大 ,從而增加工程造價 ,同時由于膜材非線性的影響 ,膜面拉應力的增大 ,膜材卸載后將產(chǎn)生較大的殘余變形。另一方面 ,如果初應力給得過小 ,剛度不夠 ,膜面在荷載作用下易產(chǎn)生松弛。這種現(xiàn)象在實際中比較常見。

3 初應力釋放及收縮補償值的影響

在膜結(jié)構的裁剪分析中 ,必須將空間的有初應力的膜曲面展開為平面的無應力狀態(tài) ,而通常膜曲面在空間上是不可展的。目前有兩種方法 :一種是在應力狀態(tài)下將空間曲面展成平面 ,再釋放應力 ;另一種是在展開成平面的同時釋放應力。這兩種方法都有誤差 ,無法定量估計。由于在實際工程中膜材料的材料特性很少精確給出 ,往往只能根據(jù)工程經(jīng)驗給定一個收縮補償值 ,這樣勢必產(chǎn)生較大的誤差。

4 施工過程的影響

施工過程是將膜由平面無應力狀態(tài)張拉成空間預應力狀態(tài) ,不同的張拉順序?qū)δそY(jié)構這種非線性結(jié)構會帶來不同的應力分布 ,而且目前現(xiàn)場也沒有比較準確的測力器 ,對于張拉后是否張拉到了找形時的預應力水平往往由經(jīng)驗比較豐富的工作人員用手拍拍來判斷 ,這將帶來較大的誤差。

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