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第五章薄膜結(jié)構(gòu)*共分張拉膜和充氣膜結(jié)構(gòu)兩種;*張拉膜屬于張拉結(jié)構(gòu)的一種。*膜既是結(jié)構(gòu)材料,又是建筑材料;*薄膜需要有足夠的強(qiáng)度,還需要防水,隔熱,透光或阻光;*工程常用的材料有:PVC薄膜,聚四氟乙烯涂層玻璃纖維布(特氟?。┑取VC價(jià)格低,但強(qiáng)度和耐久性差,而特氟隆正好相反,所以在重要的場合一般都使用特氟隆,可以使用達(dá)到20年以上。具有良好的性能。第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)5.1薄膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)
1.張拉膜結(jié)構(gòu)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)*以上所見也被稱為預(yù)應(yīng)力薄膜結(jié)構(gòu),其受力和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)相似;*必須有預(yù)應(yīng)力的存在才能建立結(jié)構(gòu)的剛度;*一般是具有負(fù)高斯曲率的曲面;*邊界可以是剛性構(gòu)件,也可以是柔性構(gòu)件。2.充氣薄膜結(jié)構(gòu)
充氣薄膜結(jié)構(gòu)是依靠薄膜內(nèi)外空氣壓力差來承受外部荷載的結(jié)構(gòu),按照空氣壓力的大小,分為低壓體系和高壓體系兩種。
1)低壓體系空氣壓力差為10—100mm水柱。第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)*有正壓體系和負(fù)壓體系。正壓體系是凸曲面,而負(fù)壓體系是凹曲面的。單層薄膜充氣結(jié)構(gòu)(氣承式薄膜充氣結(jié)構(gòu));一般是兩道門,為了不漏氣。雙層薄膜充氣結(jié)構(gòu)在兩層薄膜間充氣(正壓體系)或抽氣(負(fù)壓體系),也被稱為‘氣墊結(jié)構(gòu)’;附加支承體系為了分擔(dān)薄膜的拉力,減少膜內(nèi)力,可用各種附加支承結(jié)構(gòu),如點(diǎn)式,附加線式(薄膜肋,鋼索,梁和拱等),主要的目的是為了減少膜內(nèi)力。點(diǎn)式,附加線式,薄膜肋。第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)2).高壓體系(氣肋式薄膜充氣結(jié)構(gòu))*內(nèi)外壓力差為2000—7000mm水柱,一般由管壯構(gòu)件組成,管狀構(gòu)件可以傳遞一定的橫向力,其作用如同梁,拱和空間構(gòu)架等。*由于薄膜只能承受拉力,所以荷載引起的壓力必須由較大的膜內(nèi)力抵消,所以必須采用高壓體系。壓力比先前的低壓體系高100—1000倍。
10mm水柱相當(dāng)于100N/m2.第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)3.薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)
*優(yōu)點(diǎn)
a.薄膜自重輕,充氣結(jié)構(gòu)僅為其他屋面結(jié)構(gòu)的1/10,因而容易構(gòu)成大跨度結(jié)構(gòu)
b.透光性好,3mm的厚薄膜透光率可以達(dá)到65%,白天基本不需要人工采光,節(jié)約。
c.易于施工,由于質(zhì)量很輕,所以現(xiàn)場裝配方便,并且可以與工廠生產(chǎn)相結(jié)合,施工速度快;
*缺點(diǎn)
a.隔熱性差;
b.抵抗局部荷載的能力差;
c.充氣結(jié)構(gòu)還需要不斷送風(fēng)到內(nèi)部。第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)第5章膜結(jié)構(gòu)第1節(jié)膜結(jié)構(gòu)分類和優(yōu)缺點(diǎn)*膜(三維體系)體系的特點(diǎn)索是二維體系,膜是三維體系。其工作特點(diǎn)相同:1、其力學(xué)模型為處處鉸鏈相連。形成三維體系。2、幾何形狀與荷載位置、大小、性質(zhì)有關(guān)。幾何形狀通過“找形”解決。這是幾何非線性問題。3、剛度與應(yīng)力,幾何尺寸,材料彈性模量有關(guān)。4、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,施工困難。第5章膜結(jié)構(gòu)第2節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)的基本方程5.2薄膜結(jié)構(gòu)的基本方程可以由薄殼結(jié)構(gòu)的無矩理論公式中得到。如果采用正交曲線坐標(biāo)表示。則有:平衡方程式中,T1,T2,T12=T21
分別為薄膜中沿方向的拉力和剪力,R1,R2
分別是任一點(diǎn)的主曲率半徑;q1,q2,q3分別是沿軸向及法向作用的外荷載。A1,A2是軸向微體截面積第5章膜結(jié)構(gòu)2.物理方程
薄膜一般采用正交異性的物理模式:3.幾何方程
在小變形的條件下,薄膜的幾何方程為:第2節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)的基本方程第5章膜結(jié)構(gòu)4.抗皺條件
上述各個(gè)方程的成立是建立在薄膜始終處于拉緊狀態(tài)下的基礎(chǔ)上的,因此我們還需要對薄膜的應(yīng)力進(jìn)行限制。即:也即:,,第2節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)的基本方程第5章膜結(jié)構(gòu)這幾個(gè)式子被稱為薄膜結(jié)構(gòu)的基本方程。這是初步的估算方法。精確的方法采用了復(fù)雜的非線性計(jì)算方法,還有采用實(shí)驗(yàn)
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