影響呼和浩特張拉膜的設計對策
影響呼和浩特張拉膜的設計對策大跨建築的興建使得呼和浩特張拉膜的應用越來越廣泛,造型日益輕盈飄逸。總結設計經驗,結合惡劣天氣條件(jiàn),從體型選擇對呼和浩特張拉膜結構設計對策進行闡述
1.體型選擇“自(zì)然物(wù)的形态是由内在力決定的”,即自(zì)然本身處在力的平衡狀态中,膜結構建築的形态也應該符合這一(yī)自(zì)然事(shì)物(wù)的規律。從結構的角度,大型膜結構所具有的跨度大、結構柔、材料輕等特點,緻使其被歸屬于典型的風敏感結構之中。尤其當建築建造在強風地區時,屋面所承受的風荷載增大,風振效應也随之呈現出複雜性。爲了避免強風荷載對于結構承載力的威脅,可通(tōng)過合理的體型選擇,來減少結構的安全隐患。即在對膜結構的初步設計中,尋求一(yī)個應力平衡的曲面。而我們需要解決的關鍵問題就(jiù)是:符合自(zì)然事(shì)物(wù)形态構成中的力的規律。具體總結看(kàn)來,應注意以下(xià)幾點。
(1) 提高(gāo)膜張力和内應力膜結構是以曲面變形來抵抗外力的一(yī)種柔性體系。過于平坦的造型會降低(dī)結構的剛度,增加結構在風荷載作用下(xià)的位移,并易積水(shuǐ)發生(shēng)塑性變形以至破壞。研究表明,在其他條件(jiàn)不變的情況下(xià),提高(gāo)膜張力可以顯著地提高(gāo)結構剛度。在相(xiàng)同的風荷載作用下(xià),結構的位移随著(zhe)初始膜張力的增加而減小(xiǎo)。因此,建築選型時要增加膜曲面的曲率,盡量選取較大負高(gāo)斯曲率的曲面或其組合形式。
另外,膜内應力也不能(néng)過大。否則會造成膜片邊緣的内力增大。不僅增加了材料費用,還會因應力集中而增加邊緣撕裂的可能(néng)性。
(2) 不同地域氣候,應選擇不同的膜結構建築形式南(nán)方多(duō)風多(duō)雨地區,随著(zhe)緯度的降低(dī),氣候越來越溫暖,張拉結構的布置越來越錄活,界面的圍合方式趨于開放(fàng)。随著(zhe)構造體系趨于開放(fàng),形體亦趨于舒展
北(běi)部寒冷多(duō)雪地區應選擇造型曲率較大,坡度較大的大矢高(gāo)體型,以利于積雪的自(zì)然滑落。此外,應考慮雙層膜保溫,建築空間以封閉爲主
(3)對不同形狀的膜結構,應做風洞實驗獲取風荷載系數爲了滿足建築功能(néng)和造型的需要,膜面的體型要符合建築師的構思,形式要力求豐富多(duō)樣。由此,導緻了結構的風振特性和動力特性過于複雜,結構計算(suàn)方面也變得尤爲繁瑣。目前,國内沒有系統的規範和研究成果,以供抗風設計參考。但是在我國建築結構荷載規範中,提及了坡屋面的體型系數。鑒于其可适用範圍受到(dào)多(duō)種限制,因此不能(néng)較好地應用于體型複雜的索膜張拉結構設計中。故針對不同形狀的膜結構,尤其是大型柔性屋蓋,應當做風洞實驗以獲取風荷載系數,力求在設計中就(jiù)降低(dī)因強風破壞的可能(néng)性。