球場膜結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要過程

球場膜結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要過程

球場膜結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括找形分析、荷載分析、剪裁分析三大過程。膜材本身并不具備抗壓、抗彎以及抗剪能力，因此其剛度和穩(wěn)定性要由膜面的曲率變化以及膜材中的預(yù)張應(yīng)力來提供。找形分析就是要找到這樣一個滿足相應(yīng)邊界條件和受力平衡的曲面。它包括初始幾何形體的確定和結(jié)構(gòu)形狀判定分析。結(jié)構(gòu)的初始幾何形狀的確定是指在滿足一定幾何邊界條件和曲面成形法則的條件下，采用數(shù)學(xué)的曲面擬合理論構(gòu)造結(jié)構(gòu)曲面；球場膜結(jié)構(gòu)的找形分析是指在結(jié)構(gòu)初始幾何確定的基礎(chǔ)上，求得一個滿足力學(xué)平衡、穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力分布的曲面。

球場膜結(jié)構(gòu)的荷載分析則是在找形所得曲面的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析的，所考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載，由于膜材在荷載作用下的變形較大，并且荷載分布隨著形狀的變化而發(fā)生變化，因此要精確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力就需要用到非線性分析方法。另外，球場膜結(jié)構(gòu)荷載分析的另一目的就是確定素、膜的初始預(yù)張拉應(yīng)力，使施加的初始預(yù)應(yīng)力滿足:在更不利荷載作用下索、膜的應(yīng)力值大于零，即不出現(xiàn)褶皺。需要指出的是，找形分析需要根據(jù)荷載分析結(jié)果進(jìn)行多次調(diào)整分析。

另外，由于找形分析所得到的球場膜結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，而該空間形狀是由剪裁、拼裝的二維膜材張拉形成的，怎樣準(zhǔn)確地將三維轉(zhuǎn)化展開為相應(yīng)的二維下料膜材則是剪裁分析的關(guān)鍵和難點。