膜面褶皱问题
结构上的褶皱(Drape)是指因膜面在一个方向上出现压应力导致膜材屈服而产生的褶皱现象,而结构松弛是指膜面在两个方向上都呈现无张力状态,膜结构,故松弛的膜面不能承受任何荷载。褶皱判别的两种方法:(设拉为正、压为负)
(1)应力准则:若主应力σ2>0,膜元是张紧的;若σ2<0且σ2>0,膜元是褶皱的;若σ1<0,单元是松弛的。
(2)应变准则:若ε2>0,膜元是张紧的;若ε2<0且ε1>0,膜元是褶皱的;若ε1<0,单元是松弛的。在荷载分析中,在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别,如发现褶皱单元,可按以下方法处理:
(1)改正单元刚度:减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献,即修改褶皱单元的刚度矩阵,从而减小自身的实际荷载分担,结果是增加了相临单元的负担。
(2)修改结构刚度:回到找形阶段,看台膜结构,对曲面进行修正,即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。
常用的膜结构几何非线性荷载分析软件有:美国ANSYS,德国EASY(EasyScan)、意大利Forten32、新加坡WinFabric,英国InTENS等等。
脉动风压系数的确定
膜结构在荷载作用下的位移较大,膜结构景观,结构位形的变化会对其周围风场产生影响,所以膜结构的风动力响应过程是流固耦合过程。这种动力过程的风洞试验必须采用气动弹性模型,因此实现起来技术难度较大。近年来发展的“数值风洞”技术受到越来越多的重视。这种技术简单的说就是将计算流体力学(CFD)和计算结构力学(CSD)技术结合起来,用计算流体力学来模拟结构周围的风场,用计算结构力学来模拟膜结构,再借助某些参数的传递来实现两者之间的耦合作用,不过,拉膜结构,该方法还处试验阶段。
膜结构在污水处理厂初沉池的应用优势
1、景观效果甚佳
可以充分发挥建筑师的想像,膜结构的曲线曲率是其他建筑难以达到的,能充分体现自然美、艺术美、技术美,而且与周围建筑环境相容性很强。
2、加工制造施工安装快
膜结构施工比正常钢结构施工快一倍,而且施工现场要求不高。
3、防腐效果强
由于膜结构建筑结构的特殊性,可将钢架架设在外面,只有膜材部分接触初沉池,基本解决了腐蚀问题,而且将来也不用考虑维护问题。
4、造价低
由于初沉池的跨度一般较大,使含钢量增加,这样膜结构建筑的造价更具优势。
5、使用年限长
膜部分使用寿命可达15年以上,钢结构部分可达50年以上。