柔性边界膜结构的设计及实例-TensileWorldcom.PDF

第七讲 柔性边界膜结构的设计及实例 柔性边界膜结构的设计及实例 胥传喜 陈楚鑫 （RIGHT TECH (S) PTE LTD） 提要 柔性边界的膜结构是膜结构中应用最为广泛的结构形式。介绍了其设计要点和细部设计的内容及 做法，给出了两个设计实例。 关键词 膜结构 柔性边界 结构体系 细部设计 实例 The Design of Cable- Edged Membrane Structure Xu Chuanxi Stanley Tan C.S. （RIGHT TECH (S) PTE LTD） Abstract The cable-edged membrane structure is the most widespread structural style. It had been introduced that the design principle and the detailing for such type of membrane structure; two design examples had been presented. Key words membrane structure cable edge structural system detailing example 柔性边界的膜结构是指以钢索等柔性材料为边界的一类膜结构。由于其边界为优美的弧形，加之造 型自由，因而深得建筑师的喜爱。柔性边界膜结构的外形可以是马鞍形、伞形、波浪形，或者是将这些 基本外形加以组合的自由造型。辅以钢索或桅杆等适当的内部支承，柔性边界的膜结构可以形成大面积 的覆盖空间。图1 所示为一些典型的柔性边界膜结构的实例。 图1 一些典型的柔性边界膜结构 膜结构设计专题讲座 1 第七讲 柔性边界膜结构的设计及实例 本文将介绍柔性边界膜结构的设计要点、细部设计的内容及做法，并给出两个造型简单而又典 型的结构设计实例。 1. 几何外形的优化与确认 在经过方案建议、方案明确及招标投标阶段后，中标的膜结构公司要进行膜结构的施工图设计。 施工图设计的首项任务就是几何外形的优化与确认。 1.1 影响几何形状的参数确定 进入施工图设计阶段，需要在中标方案的基础上确定以下与膜面几何形状有关的参数：膜面分区及 膜布经、纬分布方向，各找形基准点的空间坐标，伞形膜结构伞顶的具体位置及帽圈的大小，边索以及 其它与膜面形状相关的加强索、脊索和谷索的具体位置及其相应的弧度，膜面的应力分布及大小等。 虽然膜结构可以形成大面积的覆盖空间，从方便膜面加工制作及安装的角度来看，大覆盖面积的膜 结构应进行适当的分区，以减小单片膜面的面积。将膜面分区划块的另一个好处是万一以后发生膜材撕 裂的情况，要拆卸下来修补或更换，操作比较方便。复杂曲面的膜面是由简单曲面组合而成的。对复杂 造型的膜面进行分区时要考虑其曲面变化、排水安排及支承结构体系等因素。 柔性边界膜结构的找形基准点即膜角节点板的位置所在，与膜和支承结构的连接点位置及连接件的 尺寸关系密切，应在查看有关图纸并经现场实际考察后，根据具体情况确定。 伞顶的位置影响到膜面的形状，帽圈的大小直接关系到伞顶处膜的应力大小和膜面焊接制作时的难 易程度。为避免膜面应力在伞顶处过于集中及防止热合线过于密集，帽圈的尺寸不宜过小。 与膜面相连的索如边索、加强索、脊谷索等的弧度不仅影响到膜面的形状与覆盖面积，对索的内力 影响也非常明显。同时，边索的弧度还影响到膜角点处膜布的宽度及节点板边线的夹角。工程应用上一 般取边索弧形的矢跨比在 1/10左右。 膜面的应力分布及大小，不仅影响到找形所得的形状，还关系到结构张成后的刚度。确定膜面应力 时要考虑到所用膜材料的性能、张拉方法及实际张拉的难易程度。 1.2 膜面外形的优化与确认 在确定了与几何形状相关的上述参数后，需