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膜結構出入口設計

      膜結構出入口設計主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析。通過體形設計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量,確定各控制點的坐標、結構形式,選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度,抗剪強主芤很差,因此其剛度和穩定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預應力來提高,對膜結構而言,任何時候不存在無應力狀態,因此膜曲面形狀終必須滿足在一定邊界條件、一定預應力條件下的力學平衡,并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。當今社會膜結構的廣泛應用給建筑設計師們帶來了更多的靈感,簡單的膜材跟鋼材結合經他們之手成為城市中實用與美兼并的藝術品,這不僅豐富了城市建設的建筑元素,也使膜結構行業得到了大力推崇。膜結構出入口設計采用張拉膜來建造,力量感與柔美弧線的表達新穎奇特,既是景觀,又可遮陽避雨。
  膜結構找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結構考慮的荷載一般是風載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大,且隨著形狀的改變,荷載分布也在改變,因此要精確計算結構的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預張力。在外荷載作用下膜中一個方向應力增加而另一個方向應力減少,這就要求施加初始張應力的程度要滿足在不利荷載作用下應力不致減少到零,即不出現皺褶。

       因為膜材料比較輕柔,自振頻率很低,在風荷載作用下極易產生風振,導致膜材料破壞,如果初始預應力施加過高,膜材涂變加大,易老化且強度儲備少,對受力構件強度要求也高,增加施工安裝難度。因此初始預應力的確定要通過荷載計算來確定。地鐵入口和風亭,采用輕質鋼結構,肌理感極強的表皮利用輕質膜結構,外表輕便簡潔,同時為入口空間提供了柔和的光線。

  在建筑行業的運用中,膜結構出入口是視覺最先接觸的部分,除了功能以外,還應有很強的標識性,并能體現結構的個性??傮w來說,膜結構出入口設計優雅別致,現代又不失古典韻味,融合新結構新材料的同時,自身的組織系統具有極大的靈活性和適應性,是建筑環境和城市景觀的重要組成部分。由于膜結構獨特的造型是其他結構類型無法比擬的,故成為近來建筑入口經常采用的形式。膜結構出入口設計應根據荷載,施工工況,支撐條件來進行,并且膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。膜結構設計時,應充分考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響。還要考慮當膜材破壞時,支承結構仍應保持自身的強度、剛度及穩定性。

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