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膜结构在设计和施工中出现的问题
编辑:上海祥斐膜结构工程有限公司   发布时间:2020-09-30

  现在膜结构的设计有许多方法,但缺乏一套系统的理论,仍存在许多问题需要解决和研究。比如膜建筑的隔振问题、内部环境问题、屋顶膜材的融雪问题、隔热问题、积灰问题等,还有应将现在的计算理论与计算机相结合并开发相应的软件,研究索膜结构的风振响应,解决索膜结构在设计和施工过程中出现的问题。

  裁剪分析过程中,必须选定合适的裁剪式样并精确确定连接坐标,把膜材由空间的预应力状态还原为平面的无应力状态。而一般情况下这时所对应的结构的整体刚度趋于零。

  据此建立的非线性方程组将变为奇异方程组,这样得到的解可能是病态的。所以如何把膜材由预应力状态还原为无应力状态是进行膜结构裁剪分析中的关键技术,但这个问题至今还未得到很好的解决。由于裁剪分析与膜结构的形状、大小、曲率、材料性能等诸多因素有关,使得目前各种裁剪方法的应用均受到一定程度的限制。

  到目前为止以有限元法为普遍被采用的裁减分析方法,计算理论都是以平面膜单元作为膜结构的计算模型。该方法是从刚性板壳大变形理论移植过来的。膜结构作为只能抗拉的软壳体是不适宜采用这种平面单元的,其缺点是需要过多的平面内位移来满足平衡的要求,而实际情况是只需要一定的平面外和平面内的位移及曲率变化就可以了。

  其后果就是在后面要进行的内力计算时,代人真实材料常数后,由于前面找形得到的极小曲面与实际可能存在的膜结构形状的差距在视觉上可能不大,但对计算来说却是不能忽视的,因此计算很容易发散或出现皱褶。

  这也是其他方法的共同缺点,往往把这一连贯的过程区分成理想化的找形和实际验算两个阶段,也就不能保证找出的形状都能用真实的膜材建成等应力极小曲面。

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