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细部设计包括几个步骤,而且一般需要利用几何非线性分析软件来完成。该过程可以概括为以下两个步骤:

(1)概念设计,包括确定构件的形状、尺寸,确定材料及其强度和刚度特性,确定构件之间的连接形式等。首先假定膜和索不具有弹性刚度,而仅对其施加一定的预应力来建立其自平衡形状。通过改变拉力的相对大小和支承的相对几何位置可以得到不同的曲面形状。这对于选取能适应主要荷载并防止屋面积水的形状是十分有利的。

在找形阶段之后的结构分析中应使用索和膜构件的真实刚度;某些索、膜构件的内力等于零而出现松弛和褶皱时,计算中予以自动去除。计算机模拟中单元划分应与织物的经、纬方向一致,并且预先确定整个曲面内各膜片之间接缝的位置和方向。

需要特别注意的是,除非设计荷载非常小,否则膜面接缝的位置和方向既不能任意选定,也不能仅由观感来确定。

接缝方向应与膜材经向一致。因为绝大多数膜材的经向强度比纬向强度大,将经向沿应力较大方向布置会更经济。

在雪荷载较大的地区,常把膜材经向布置于垂度方向以利用其刚度较大的特点来限制中长期雪荷载作用下的位移。

在风荷载远大于雪荷载的地区,把膜材经向布置在上拱的方向则更加合理。

一些涂覆PTFE 的玻璃纤维膜在纺织过程中会使其结阿纤维较为卷曲而经向更为平直。这样在双向预应力作用下纬向纤维变形较大而经向纤维则较为稳定。预应力的施加可通过凝升飞柱和张紧拉杆来实现。因此,这是工程师在规划篦工安装方案和编排接缝时庾考虑的另一个因素。

上述分析中使用的膜材刚度特性雷要通过对工程中即将使用的膜材进行双轴试验来确定,有关该方面的内容朗翼君以后会论述,关注深圳朗翼实业。

在分析中应将凤荷载和雪荷载按其实际方向施加到曲面的分析模型上。有载向量应地如到变形后的曲面形状上。还应考察自重和雪荷载作用下曲面产生积水和骨载累积的可能性,即需对各种荷载的分布及其大小进行严格考察。

(2)饿工方法的确定。在下料之前就应研究出安装顺序和获得满足设计要求的预度为分布的方法与步骤。

其目的是要确认施工程序和方法的有效性,必要时要确定施工过程中每一构件的内力和位移,它们淡定着节点的细部设计,并对主要构件初始位置的确定大有帮助。该过程可以采用从结构中逐步去除预应为的方法进行数值模拟[1-,其中包括预无假定但切实可行的一系列步骤。确定预应力加方案和方法时要尽可能地不受制作和能工误差的影响。