膜結(jié)構(gòu)公司的設(shè)計內(nèi)容

膜結(jié)構(gòu)公司的設(shè)計內(nèi)容

膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計與一般結(jié)構(gòu)物設(shè)計不同之處在于：一是它的變形要比一般結(jié)構(gòu)形式大；二是它的形狀是施工過程中逐步形成的。膜結(jié)構(gòu)公司從初步設(shè)計階段開始，結(jié)構(gòu)工程師就要和建筑工程師一起確定建筑物的形狀并不斷進行計算，設(shè)計對象的平面、立面、材料類型、結(jié)構(gòu)支撐以及預(yù)張力的大小都成為互相制約的因素。同時，一個完美的設(shè)計也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。膜結(jié)構(gòu)公司的設(shè)計內(nèi)容主要包括初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等。

一、初始平衡形狀分析

初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。膜結(jié)構(gòu)公司一般通過找形分析確定膜結(jié)構(gòu)建筑的尺寸、造型、空間體量等，然后確定各控制點的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，從而選用合適的膜材和施工方案。但因為膜材料本身的抗壓、抗彎剛度和抗剪強度非常差，因此其剛度和穩(wěn)定性一般都是依靠膜材表面的曲率變化和預(yù)張應(yīng)力來實現(xiàn)的。膜結(jié)構(gòu)公司在確定初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀時，可先按照膜結(jié)構(gòu)建筑的要求設(shè)計出大致的幾何外形，然后對膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力，其形狀也會發(fā)生相應(yīng)改變，經(jīng)過不斷地調(diào)整預(yù)應(yīng)力，就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。早期的膜結(jié)構(gòu)公司在設(shè)計確定建筑的形狀時，往往借助于縮尺模型來進行，采用的材料有肥皂膜,織物或鋼絲等。但由于小比例模型上測量有誤差，不能保證曲面幾何形的正確性，僅對建筑外形起著參考作用，為設(shè)計者提供一個直觀的形象。隨著計算機技術(shù)的不斷進步，膜結(jié)構(gòu)的形狀更多地依靠計算機來確定。目前在膜結(jié)構(gòu)公司中膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。

二、荷載分析

膜結(jié)構(gòu)公司在設(shè)計時考慮的荷載主要是風(fēng)荷載和雪荷載。由于膜材料重量比較輕，比較柔軟，再加上自振頻率又非常低，因此其在風(fēng)荷載的影響下，十分容易產(chǎn)生風(fēng)振，從而導(dǎo)致膜材被破壞，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，材料的變形較大，因此膜結(jié)構(gòu)公司需要通過幾何非線性的方法來準(zhǔn)確計算出結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。

三、裁剪分析

由于經(jīng)過找形分析而形成的膜結(jié)構(gòu)建筑一般為三維不可展開的空間曲面，那么膜結(jié)構(gòu)公司如何通過對二維的膜材料進行裁剪、張拉，讓其可以成為建筑所需要的三維空間曲面，是整個設(shè)計過程中需要解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常來說，膜結(jié)構(gòu)公司在進行裁剪時需要考慮表面曲率、膜材的幅寬、邊界的走向及美觀等幾個主要因素，盡量減少誤差。