球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裁剪分析

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裁剪分析

裁剪分析是球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題，其目的是將由找形分析得到并經(jīng)荷載分析后符合要求的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)的膜材空間曲面剖分，然后轉(zhuǎn)換成無應(yīng)力的平面下料圖，以便對(duì)市售膜材進(jìn)行裁剪，再熱合成整體，通過施加預(yù)應(yīng)力以張拉成設(shè)計(jì)曲面。裁剪下料圖的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到施工安裝后的平整度，即形態(tài)分析所得的膜曲面與實(shí)際施工安裝后的曲面形狀是否相吻合，進(jìn)而影響到球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)荷載分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裁剪分析通常包含如下三個(gè)步驟：一是將空間膜面剖分成空間膜條，膜條的邊界位置就是未來熱合縫之所在，膜條的更大寬度要小于擬用膜材的幅寬；二是將空間膜條展開成平面膜片；三是進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)向無應(yīng)力狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，亦即釋放預(yù)應(yīng)力，進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。

球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裁剪分析的方法主要有：物理模型法、力學(xué)模型法和幾何模型法等。與找形技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程相類似，裁剪分析也是從量測(cè)肥皂模型、絲網(wǎng)模型物理模型開始的。現(xiàn)代概念上的裁剪分析，主要還是依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在此過程中，各國學(xué)者提出了一些不同的方法，如測(cè)地線法、有限元法、優(yōu)化分析法等等。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)，但都有不同程度的近似，且不能完全適應(yīng)復(fù)雜多變的幾何外形。從應(yīng)用的角度來看，在球場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中測(cè)地線法應(yīng)用比較廣泛，測(cè)地線為空間曲面內(nèi)任意兩點(diǎn)更短曲線，在切平面內(nèi)展開為為直線。采用測(cè)地線裁剪膜片面積更小，膜纖維與主應(yīng)力夾角更小，使用受力性能更好。