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膜结构的典型形状

作者: admin发布时间:2018-08-16 11:21

1.鞍形(saddle shape)

  鞍形曲面由四个不共面的角点和衔接角点的边际构件围合而成,是典型的互反曲面方法。在这四个角点中,一般有两个对角点为高点(HP),另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边际构件可所以混凝土梁或空间钢桁架,即构成所谓的刚性鸿沟;也能够选用边索,经过对其施加较大的预张力构成柔性鸿沟。因为柔性鸿沟能够较好地习惯膜面的变形,防止膜面在装置和受荷过程中呈现褶皱,因此较为常用。

  对于菱形平面的鞍形膜结构,可定义两对角点间的水平间隔 L 为跨度,高点(或低点)与跨中点间的高差f 为矢高,f / L为矢跨比(如图 4b所示)。矢跨比是操控鞍形曲面形状的重要参数。矢跨比越大,膜面曲率越大,结构刚度就越好;一般矢跨比在 1/ 8~1/ 12之间。

  鞍形膜结构的适用跨度较小,一般多用于膜结构小品中。

鞍形膜结构曲面示意图

2.伞形(conical shape)

  伞形膜结构也是常见的张拉膜结构方法之一。这种结构方法的特色在于,膜单元的周边相对方位较低,多固定在刚性边梁或柔性边索上;在膜单元的中部设有一个或多个高点,多经过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来完成;整个膜面呈锥形(如图 5 所示)。为了防止在高点邻近的膜材内部应力过大,当膜单元跨度较大时,可在高点和鸿沟支承点之间设置脊索,以改变结构内部的传力途径,防止膜材呈现应力集中。伞形曲面还能够倒置应用于工程中。

 伞形膜结构曲面示意图

3.拱支式(arch supported shape)

  拱支式膜结构以拱为膜材供给接连的支承点,结构平面多为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时,常在中心拱与下部边际构件之间安置正交索网。拱支式膜结构多用于封闭式修建中,如加拿大加尔格里的林赛公园体育中心(Li ndsay Park Sport s Cent er)就是典型的拱支式膜结构。


拱支式膜结构曲面示意图

4.脊谷式(wave shape)

  脊谷式膜结构是在两高点之间安置彼此平行的脊索、在两低点之间安置谷索,凹凸相间,曲面呈波浪形;脊索和谷索之间的膜面构成负高斯曲率曲面。当结构跨度较大或荷载较大时,还可在脊索和谷索之间适当安置一些横向的加强索。脊谷式膜结构的结构平面多呈矩形,如图 7 所示。美国的丹佛国际机场和加拿大的 Canada Place等,都是典型的脊谷式膜修建。


脊谷式膜结构曲面示意图

  虽然上述四种基本方法的造型各不相同,但都遵从一个准则,即要经过刚性支承构件或衔接件在膜面内构成一系列的高点和低点;这正是互反曲面的基本特征,即互反曲面的鸿沟不会坐落同一平面内。掌握了这一准则,在实践规划中就能够依据支承构件的方法(桅杆、拱或吊环)及其对膜的支承方法(点支承或线支承),来选取适当的膜结构造型方法。
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