膜結構體育館是通過(guò)結構來(lái)表現造型,空間膜面在剖分成膜條時(shí),要充分考慮膜條的邊線(xiàn)即熱合縫對美觀(guān)的影響;同時(shí)膜材是正交異性材料,為使其受力性能更佳,應保證織物的經(jīng)、緯方向與曲面上的主應力方向盡可能一致;此外,用料更省、縫線(xiàn)更短,也是進(jìn)行膜面剖分必須考慮的因素。
采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法,用分項系數的設計表達式進(jìn)行計算,根據建筑物的性質(zhì)和等級、使用年限、使用功能、結構跨度、防火要求、地區自然條件及膜材的耐用年限等要求進(jìn)行膜材選用。
給定預應力分布的形狀確定問(wèn)題,預先假定膜結構體育館中應力的分布情況,再根據受力合理或經(jīng)濟原則進(jìn)行分析計算,得到膜的初始幾何狀態(tài),幾何邊界條件的形狀確定問(wèn)題:預先確定膜結構體育館的幾何邊界條件,然后計算分析預應力分布和空間形狀。
應根據荷載、支承條件、制作加工、施工工況及其它特殊條件進(jìn)行,設計內容包括形狀設計、荷載分析、裁剪設計、配件設計、支承結構設計。
空間膜條展開(kāi)成平面膜片,即將膜條的三維數據轉化成相應的二維數據,采用幾何方法,簡(jiǎn)單可行,但如果膜條本身是個(gè)不可展曲面,就得將膜條再剖分成多個(gè)單元,采用適當的方法將其展開(kāi),此展開(kāi)過(guò)程是近似的,為保證相鄰單元拼接協(xié)調,展開(kāi)時(shí)要使得單元邊長(cháng)的變化為極小。
形狀設計、荷載分析、裁剪設計,應在考慮施工過(guò)程的基礎上進(jìn)行一體化的設計,膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩,膜面的更大主應力應小于膜材的強度設計值,在荷載長(cháng)期作用下,更小主應力應大于等于維持其初始平衡形狀的應力值。
荷載分析是在形狀分析所得到的外形與初始應力分布的基礎上進(jìn)行的,檢查結構在各種荷載組合下的強度、剛度是否滿(mǎn)足預定要求的過(guò)程,荷載分析基本上都采用非線(xiàn)性有限元法,即將結構離散為單元和結點(diǎn),單元與單元通過(guò)結點(diǎn)相連,外荷載作用在結點(diǎn)上,通過(guò)建立結點(diǎn)的平衡方程,獲得求解。
一體化設計時(shí),應考慮膜材的松弛、徐變、老化,設計時(shí),應考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響,考慮膜材破壞時(shí),支承結構仍應保持自身的強度、剛度及穩定性。