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空间膜结构的设计、制作和维护方法介绍

发布时间:2023-08-03 17:36:07作者:景秀浏览量:446

       空间膜结构是一种利用高强度、轻质的膜材料作为覆盖层,与钢构件或钢索等支撑构件共同组成的空间结构形式,它以其新颖独特的建筑造型,良好的受力特点,成为大跨度空间结构的主要形式之一。空间膜结构的设计、制作和安装涉及建筑学、结构力学、材料科学、计算机技术等多个领域,需要遵循相关的标准和规范,确保建筑的功能和寿命。空间膜结构可广泛应用于体育场馆、机场大厅、展览中心、购物中心、园林景观等场所,是一种具有广阔发展前景的建筑技术。


空间膜结构设计


       空间膜结构的设计基础规定


       空间膜结构按照膜材及其相关构件的受力方式分为四种形式:整体张拉式、骨架支承式、索系支承式和充气式12。不同形式的空间膜结构有不同的结构特点和适用范围,需要根据实际情况进行合理选择。


       空间膜结构按照结构重要性系数X分为三种等级:永久性建筑(X不应小于1.0)、易于更换膜材的建筑(X不应小于0.95)和临时性建筑(X不应小于0.9)2。不同等级的空间膜结构有不同的设计使用年限和安全系数,需要根据工程要求进行确定。


       空间膜结构按照极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态,分别采用不同的荷载组合进行设计2。承载能力极限状态只考虑荷载效应的基本组合,采用荷载设计值和强度设计值进行计算;正常使用极限状态只考虑荷载效应的标准组合,采用荷载标准值、组合值和变形限值进行计算。


       空间膜结构主要受到以下荷载的作用:自重荷载、风荷载、雪荷载、温度变化、支座不均匀沉降、施工荷载等2。其中风荷载是最主要的荷载,需要通过风洞试验来确定风荷载体型系数;雪荷载一般为非均匀分布,需要根据曲面形状和曲率变化调整雪荷载分布系数;温度变化、支座不均匀沉降和施工荷载可根据工程具体情况予以考虑。


       空间膜结构的制作和安装


       空间膜结构的制作主要包括膜材的加工、接缝的处理、边缘的处理等步骤 。膜材的加工是根据裁剪设计图案将膜材切割成相应的形状;接缝的处理是根据接缝类型和位置将膜片连接起来,常用的方法有热风焊接、高频焊接、缝纫等;边缘的处理是根据边缘类型和位置对膜材进行加固、打孔、装配等,常用的方法有折边、夹边、绳边等。


       空间膜结构的安装主要包括支撑构件的安装、膜材的安装、预张拉和调整等步骤 。支撑构件的安装是根据结构设计图纸将钢构件或钢索等按照规定位置和方向组装起来;膜材的安装是根据裁剪设计图纸将膜片按照规定顺序和方向铺设在支撑构件上,并用紧固件或连接件固定住;预张拉和调整是根据荷载效应分析结果对支撑构件或膜材施加一定的初始预张力,并根据实际情况进行微调,使膜结构达到设计要求。


       空间膜结构的维护和保养


       空间膜结构在使用过程中需要进行定期的维护和保养,以延长其使用寿命,保证其功能和美观 。维护和保养主要包括清洁、防腐、排水、预应力、修补、替换等内容。


       清洁是指定期清除膜材表面的灰尘、污垢、污渍等,以防止其影响膜材的透光性和自洁性,同时也可以检查膜材是否有损坏或老化现象。清洁时可以采用软毛刷或水枪等工具,但不宜使用化学剂或磨料等物品,以免损伤膜材表面。


       防腐是指定期检查膜材是否有霉变、生锈、变色等现象,如果发现则及时处理,以防止其影响膜材的强度和耐候性。防腐时可以采用适当的防霉剂或防锈剂等物品,但不宜使用强酸或强碱等物品,以免腐蚀膜材。


       排水是指定期检查膜结构是否有积水或积雪现象,如果发现则及时清除,以防止其影响膜结构的受力和稳定性。排水时可以采用人工或机械等方式,但不宜使用尖锐或硬质等物品,以免划伤或刺穿膜材。


       预应力是指定期检查膜结构是否有松弛或变形现象,如果发现则及时调整,以保证膜结构的初始形态和应力分布。预应力时可以采用紧固件或张拉设备等工具,但不宜过度张拉或松弛,以免损坏膜材或支撑构件。


       修补是指定期检查膜结构是否有破损或磨损现象,如果发现则及时修补,以恢复膜材的完整性和功能。修补时可以采用相同或相近的膜材进行补片或缝合,但不宜使用不匹配或不牢固的方法,以免影响膜材的强度和美观。


       替换是指定期检查膜结构是否达到使用年限或无法修复的情况,如果发现则及时替换,以更新膜结构的性能和外观。替换时可以采用相同或更新的膜材进行更换,但不宜使用不适合或不协调的方法,以免影响膜结构的功能和形象。