據了解,膜結構景觀建筑的初始態包括兩部分∶分別是建筑形狀、預應力的合理分布,當幾何邊界明確時,膜面外形隨預應力分布的不同而改變。預應力分布涵蓋兩種情況∶其一,同一膜面上預應力分布的大小存在差異;其二,同一邊界下不同曲面的預應力的數量存在差異。通常膜面等應力時,為越小曲面,結構狀態為越佳。由于膜結構對荷載較敏感,荷載作用產生大變形,此時應力非均勻分布,膜面將不是越小曲面。
初始預張力和膜材張拉剛度的選取是設計的關鍵,直接影響后續荷載分析時結構抵抗外荷的能力。若選取不合適,會造成找形失敗或者荷載分析時膜面變形較大,導致結構失效。因此,張拉剛度和預張力選取對膜結構景觀設計相當重要。
有研究對膜材張拉剛度、初始預張力對找形的影響,通過計算膜面應力與位移,得到如下結論∶
1、初始預張力對找形的影響,結果表明隨著初始預張力的增加,膜面應力逐漸增加,而膜面位移變化很小。說明在找形分析時,預張力的改變主要影響找形后的膜面應力,對膜面變形影響很小,因此在本工程及其類似相關工程中可忽略預張力對膜面變形的影響。
2、膜材張拉剛度對找形的影響,結果表明在某一預張力時,若彈性模量相同而膜材厚度不同,找形后的膜面應力隨張拉剛度的增加而逐漸減小;若膜材厚度相同而彈性模量不同,膜面應力隨張拉剛度的增加而逐漸增加。因此,進行實際工程設計分析時,需考慮膜材厚度與彈性模量,來選取合適的張拉剛度,避免膜面應力過小出現應力松弛。
3、無論是彈性模量相同膜材厚度不同還是膜材厚度相同而彈性模量不同,其張拉剛度變化對找形后膜面變形影響都相當小,即膜結構景觀工程及其類似相關工程中可忽略張拉剛度對膜面變形的影響。
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