计算气承式膜结构分析

 

摘要：基于为“T？chnical Specification膜结构”，该膜结构可分为四类。膜结构的空气轴承类型是其中。所述物品支撑空气膜是薄的，空气支撑的结构和空气枕头，和空气膜结构的特性，实际的工程一个例子，在一般计算中指定的配置，初始形态分析，负载效应的分析，从膜的张力分布，膜结构的变形，将反应力等的膜结构进行了讨论。为了做一些有益的贡献，这种类型的膜结构的进一步的理论研究和工程应用。

膜结构的分类，按照“膜结构技术规范” CECS 158：2004可以分为四类，我。e。积分张紧，骨架的轴承，支承型电缆系统中，空气轴承。物品支撑空气膜结构反过来，细分成气体气承枕。

空气支撑膜结构在整个充气机，内部和建筑物外部的压力差的内部的封闭结构，由此来抵抗外载荷。先前用来调用空气支撑膜结构，该人被充气的封闭建筑物内部，

气枕膜结构是在相对小的可膨胀气囊，所述内球囊，压力差外面以抵抗外部负载。

多个气球可以组合使用，这取决于气囊的功能，气体可以被细分成肋（类似结构构件 - 拱，如图。4），该气体束（类似结构构件 - 束5，如图所示），空气枕（类似结构构件 - 板。在封闭的外球囊人。

4，气体肋

在本文中，用于空气支撑膜结构的计算的实际工程分析被引入。另一篇论文枕头的气膜结构。

第二，初始形态分析

该项目位于北京，是膜结构长52米32米，宽12米，高体育馆羽毛球的一部分。膜结构的端部连接到一个高4米和10长。5米混凝土服务讲台结构，在图中所示。7。AP类型的膜，属于小规模的空气支撑膜结构。

在理论上，空气轴承结构和膜的膜结构的其他类型的分析的计算的计算没有任何区别，使用相同的有限元法的膜单元，包括。设计过程仍然是原来的形式设计，负载效应的分析，切割设计。重要的区别是，空气轴承膜结构总有内部空气压力。

这里先定义一些术语：

的最小工作压力，是指在正常的天气条件下，正常情况下，该结构可保持稳定的最小压力，一般比不为200Pa下。

到最大工作压力，是最不利的负荷下，以满足膜结构的设计强度没有出现的压力值的过度变形。

在正常的运行压力，是指在正常的天气条件下，正常情况下，经常会遇到的负荷，该结构可以保持稳定的压力值，并应保持舒适的室内环境。并且通常在250Pa（在250Pa = 0.25KN /平方米= 0.00247个大气压），在大气3‰没有变化，因此在充气状态进入膜结构，在压力感觉基本上没有变化的人。

该项目采取薄膜的初始预张力是4KN / m时，初始设计形状在250Pa的正常工作压力范围内，和作为设计的基础剪裁。

三，荷载效应分析

北京地区，基本雪压0.4KN /平方米，基本风压为0.45KN / m 2时，1风振动因子。2，使用闭合形状系数拱形炉顶地板的，沿纵向和横向两个空气流动方向建筑考虑。

由于雪载荷向下的方向，由所述充气压力部分抵消，膜表面张力降低，从而降低了膜结构的刚度。因此，空气支撑膜结构暴雪出现之前，一般来说需要增加充气压力，以最大工作压力，采取项650pa。风荷载和负压在该结构的大部分区域中产生，向上，负载效果与所述的充气压力的效果，该膜覆盖的表面张力作用的方向相一致。因此，强风尽管通常需要增加充气压力，增加的结构刚度膜以防止该结构的过度变形，但不必增加至最大工作压力的出现之前的空气支撑膜结构，采取项目500Pa时。

负载组合如下：

（1）1.20自重+1。初始预张力1 0。最小工作压力200PA 0

（二十一。20自重+1。初始预张力1 0.0的最大工作压力650pa内

（3）1.00自重+1。初始预张力1 0.0在工作压力500Pa下的强风

（4）1.20自重+1。初始预张力1 0.0 650pa + 1的最大工作压力。40种活荷载条件下（雪荷载）

（5）1.00自重+1。初始预张力1 0.0强风工作压力500Pa下的+ 1.40风荷载条件（纵向风）

（6）1.00自重+1。初始预张力1 0.0强风工作压力500Pa下的+ 1.40风荷载条件（横风）

图9是胶片的雪张力负载下的分布，将膜10在张力作用下分布效果长度方向,如可以看到的，负载应力下的矩形空气支撑的膜结构的平面形状是小角落部分，更大的应力的中央部分。但这个项目有点特殊，因为耦合到所述裙服务的一端的膜结构，应力大于在耦合的角部。这也是该节点设计中应注意局部。

该项目使用P膜类型，型号8028，458 daN的/ 5厘米，拉伸强度，厚度0.8毫米。转换单元之后，对应于膜22的拉伸强度设计值。为9MPa。如在图中可以看出。中，薄膜19的最大应力。为3MPa，达到设计强度。

在一组节点截取的图是该结构的对称轴绘制作为变形例，修改后的实线曲线，点划线曲线是变形之前。如可以看到的，类似的修改规则和拱。

在雪荷载，变形顶部，达535毫米，为1/60跨度。下横向风，的1355毫米迎风面的最大变形的作用。目前还没有相应的规范提供了这一点，所以这个项目不会出现检查雪坑的雪荷载的设计标准。

空气支撑膜的结构，在初始状态，或者通过在薄膜表面充电状态始终处于紧张。因此，反作用力的膜结构都为倾斜的支承，无压。

该项目已计算的统计数据，反作用力信封膜结构是结果：纵向长度结构侧，两个布线负载PY = 8.0KN /米，的Pz = 15。0KN /米； 布线负载的短边的横向结构，既PY = 4.0KN /米，的Pz = 10。0KN /米； 布线负载裙结结构的横短边，这两个PY = 4.0KN /米，的Pz = 10.0KN / m。

如可以看到的，一个小的支撑力的空气支撑膜结构，这是这种类型的在某些情况下膜结构（例如。g。严重的场地条件，屋顶和地板，短时应用等。）用一个巨大的优势有。

四，建筑结构的设计

设计和其它类型的膜的空气支撑膜结构，在切割该膜的设计的结构设计，并且连接构件不可区分的另一个边缘。但是，除此之外还需要充气系统，作为设计这样的条目。由于这部分涉及到一些专利技术，所以这里只是一个概念上的概述。

所述气动系统包括鼓风机，风扇，管道，电源，控制设备，。气动系统应根据建筑物，大小的体积，以及其他外部负载，合理选择功率风扇装置，风扇类型，导管上。设计充气系统需要足够的安全，当风扇或电源故障时，控制装置应该能够启动风扇和备用电源，以使预定的工作压力范围内保持连续的充气充气系统。工作，以维持内压实际上是一个动态平衡过程。空调，换气扇，以及存取门的其他部分改变正常的空气泄漏，在建筑物的外部负载的体积，并且在压力的变化会引起更大或更小。控制装置然后需要一个预定的压力值范围内工作，增加或减少充气机的量，尽量保持在工作范围内的恒定压力。

门的设计与建筑的传统条目是不同的，通常是双门。当一个人进入建筑物的空气支持的膜结构，双门没有同时打开，而是顺序地导通，外门开 - 外层闭合 - 内门开口 - 内门关闭； 反之亦然。的空气压力之间的空间相当于一个双门气闸。此外，每个建筑物应至少设置一个紧急出口。

结论

空气支撑膜结构，跨度，大的空间，安装方便，施工期短，重量轻，小的支撑力，可移除的，可重复使用的地方，这样施加在适当情况下，也有不能被替换的优点。该项目于2010年2月完成，如下所示的照片。

在本文中，一个实用的结构实例，对于在结构计算，初始形态分析，负载效应分析，张力的从膜中的分布，方面可变形膜结构气承膜结构的一般规定，膜结构进行了讨论和其它反应。为了做一些有益的贡献进一步的理论研究和类似结构的应用。