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膜結構的裁剪拼接過(guò)程無(wú)論如何都是會(huì )有誤差的,這是因為很好的先用平面膜片拼成空間曲面就一定會(huì )有誤差,其次膜布是各向異性非線(xiàn)性材料,在把它張拉成曲率變化多端的空間形狀時(shí),不可避免的會(huì )與初始設計形狀有出入。迄今為止,已建立了很多種方法來(lái)處理這一問(wèn)題。很難評價(jià)哪個(gè)方法的精確度一定就高,但還是有幾個(gè)標準可以用來(lái)判斷這些裁剪方法是否實(shí)用。那就是可靠性、靈活性和完成時(shí)間。
布置膜結構表面裁剪縫時(shí)要考慮以下幾個(gè)因素:
1)表面曲率
以前的裁剪方法都無(wú)法給出曲面任一點(diǎn)處的曲率。而本軟件因為采用的是曲面膜單元,所以可以得到每個(gè)單元的曲率。如果相鄰單元曲率相差很大,說(shuō)明在這個(gè)位置,曲面扭曲的很?chē)乐?,如果裁剪縫在此處不切斷重新開(kāi)始,那么裁剪膜塊的邊界在此處就會(huì )有很大的弧形。從相鄰單元曲率的變化趨勢,可以判斷出測地線(xiàn)的大致走向。
2)膜材料的幅寬
找形分析過(guò)程中的平面網(wǎng)格劃分時(shí),就要考慮到膜材料的幅寬。盡量使一塊膜布中包含的膜單元是完整的,否則還要通過(guò)插值計算確定膜塊邊界點(diǎn)的位置。
3)邊界的走向
如果邊界比較平直,可以考慮用一個(gè)膜塊的長(cháng)邊作為這條邊界。否則只能用多個(gè)膜塊的短邊拼接成這條邊界。
4)美觀(guān)
因為膜材料具有透光性,實(shí)際結構中可以清楚地看見(jiàn)焊縫,所以裁剪縫的布置一定要規則、合理,更好能形成一些漂亮的圖案以增加結構的美感。如果膜表面設置有壓索或脊索, 那么更好使裁剪縫與壓索或脊索重合,使索不至于打亂焊縫的圖案布置。
“只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說(shuō)服力與表現力”這句話(huà)揭示了張拉膜結構的精髓。對于張拉膜結構,任何附加的支撐和修飾都是多余的,其結構本身就是造型;換句話(huà)說(shuō),不符合結構的造型是不可能的,因為那樣的薄膜不是飄動(dòng)的就是缺乏穩定性的。張拉膜結構的美就在于其“力”與“形”的完美結合。
張拉膜結構的基本組成單元通常有:膜材、索與支承結構(桅桿、拱或其他剛性構件)。
膜材一種新興的建筑材料,已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎,所以要使膜結構正常工作就必須引入適當的預張力。此外,要保證膜結構正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力;而膜結構是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載,從而獲得更小內力增長(cháng)的。當膜結構在平衡位置附近出現變形時(shí),可產(chǎn)生兩種回復力:一個(gè)是由幾何變形引起的;另一個(gè)是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個(gè)膜片具有良好的剛度,就應盡量形成負高斯曲面,即沿對角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”。“高點(diǎn)”通常是由桅桿來(lái)提供的,也許是由于這個(gè)原因,有些文獻上也把張拉膜結構叫做懸掛膜結構(suspension membrane)。
索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長(cháng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出,膜材的自由支承長(cháng)度不宜超過(guò)15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個(gè)重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐,從而保證不會(huì )因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
《體育設施膜結構》
《膜結構看臺施工項目》
《體育館公園膜結構》