欢迎来到武汉科索尔膜结构技术有限公司官网! 返回首页|联系我们|在线留言|网站地图

13986295523027-81522322
您现在的位置:首页>新闻资讯>膜结构常识

园林景观膜结构设计的荷载分析

发布时间:3/9/2015 4:38:51 PM浏览次数:2827
  园林景观膜结构设计的荷载分析

1 荷载分析的内容和方法

膜结构的荷载分析是在形状分析所得到的外形与初始应力分布的基础上进行的,检查结构在各种荷载组合下的强度、刚度是否满足预定要求的过程。

膜结构的找形有不同的理论方法,但荷载分析基本上都采用非线性有限元法(Nonlinear Finite Element Method),即将结构离散为单元和结点,单元与单元通过结点相连,外荷载作用在结点上,通过建立结点的平衡方程,获得求解。

由于索膜结构是大变形问题,在推导有限元方程时,需考虑位移高阶项对应变的影响,即考虑几何非线性。当然,膜材本身也是非线性的,在工程应用上时,材料的非线性问题一般不予考虑。

2 风荷载作用

膜结构区别于传统结构的两个显著特点是轻和柔。轻,意味着结构自身重量和惯性力小,自重不是主要荷载,地震力可以忽略不计,而风是主要荷载;柔,意味着结构无抗弯刚度,结构对外荷载的抵抗是通过形状改变来实现的,表现出几何非线性特征。膜结构的特点决定了膜结构是风敏感结构,抗风设计在膜结构设计中处于主要地位。

膜结构轻、柔、飘的显著特点决定了膜结构抗风计算的内容也有自身特点。

(1)静风压体型系数的确定

风荷载体型系数是描述风压在结构上不均匀特征的重要参数,一般结构的体形系数可以从荷载规范查得。但膜结构形状各异,不能从荷载规范直接获得风压体型系数。所以,较大的膜结构基本都要求进行风洞试验,以获得比较正确的膜结构的局部风压净压系数和平均风载体形系数。由于风洞试验要满足一系列的相似准则,如几何相似、雷诺数相似等,通常要完全满足这些相似条件是不可能的,因此风洞模拟实验结果有时会超过实测值很多。

(2)脉动风压系数的确定

膜结构在荷载作用下的位移较大,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,该方法还处试验阶段。

(3)风振动力分析

风力可分成平均风和脉动风两部分。平均风的周期较长,其对结构的作用性质相当于静力。脉动风的周期较短,其对结构的作用为动力性质。当结构的刚度较小,自振频率较低时,在脉动风荷载的作用下可能产生较大的变形和振动,所以在设计索膜这类小刚度结构时,应进行风振动力计算。索膜结构具有振型频谱密集、非线性特征和三维效应不可忽略等特点,针对高层和桥梁结构的风振分析方法不能直接应用。索膜结构的响应与荷载呈非线性关系,对于索膜结构定义荷载风振系数或阵风系数在理论上也是不正确的。

(4)空气动力失稳

膜结构是风敏感结构,存在空气动力失稳(Aerodynamic Instability)的问题。从本质上看,结构空气弹失稳是由于结构在振动过程中从与气流的振型耦合中吸收能量,当吸收能量大于耗散能量时,就会产生能量累积,当这种能量累积达到某一阀值(临界风速)后,结构就会从一种低能量(稳定)的振动形式跃迁到另一种高能量(不稳定)的振动形式上去。所以,膜结构存在设计风速作用下的动力失稳问题,幸运的是至今还没有这方面破坏的膜结构实例。

3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,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)修改单元刚度: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,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。
分享新闻到
0
联系科索尔

13986295523

座机:027-81522322

邮箱:kesuoer@126.com

网址:http://www.whksr.com

地址:武汉市江夏区郑店街黄金桥(武汉卫星通信局)往里1公里

13986295523027-81522322

科索尔客户见证

回顾过去,真诚信任,立足今天,离不开你们的见证

  • 车棚膜结构工程

    车棚膜结构工程

    工程地点:武汉市万科地产 面积:1000平方米工程钢材:标准Q235材质规格的高频焊管,使用年限50年工程膜材:PTFE膜材,质保书15年

  • 枣阳加油站

    枣阳加油站

    工程地点:枣阳加油站工程面积:1500平方米工程结构:张拉式体育场膜结构看台工程钢材:Q235材质规格的无缝焊管,使用年限50年工程膜材:德国进口杜肯B18059PTFE环保膜材质保书15年

  • 二中体育场膜结构工程

    二中体育场膜结构工程

    工程地点:贵州遵义桐梓县第二中学工程面积:7586平方米工程钢材:标准Q235材质规格的高频焊管,使用年限50年工程膜材:PTFE膜材,质保书15年

  • 师范学校体育看台膜结构工程

    师范学校体育看台膜结构工程

    工程地点:广西壮族自治区来宾市师范学校工程面积:1672平方米工程结构:张拉式体育看台膜结构工程钢材:Q235材质规格的无缝焊管,使用年限50年工程膜材:德国进口PVDF米乐环保膜材质保书15年

  • 体育场膜结构看台工程

    体育场膜结构看台工程

    工程地点:河北省沧州市河间市第一中学工程面积:12200平方米工程结构:张拉式体育场膜结构看台工程钢材:Q235材质规格的无缝焊管,使用年限50年工程膜材:德国进口杜肯B18059PTFE环保膜材质保书15年

  • 体育中心主体育场膜结构屋面

    体育中心主体育场膜结构屋面

    项目难点:1、主体结构与建筑效果直接存在冲突,我方接触此项目时,主体结构设计已经完成并且已经进入施工阶段,但我们分析后发现,建筑效果图与主体结构直接存在冲突,导致屋面排水管的布置很难进行,最终只能增加二次结构来完成屋面天沟的布置,以确保能达到最初建筑效果图的建筑效果。2、建筑效果图体现的主看台一侧的屋面是方形的锥形帽帽顶膜,但主体钢结构已经完成,二次结构及节点设计允许增加的重量有限,最终采用了索结...

精细化每一步,只为您的点滴满意

1、阶段检查:工程期间,会阶段性拍照发送客户,让客户实时了解工程进度,确保施工进度,准时交付。

2、完工验收:施工完毕后,进行工程试验72小时,检查整体膜结构是否100%安全到位,无故障即可交付给客户。

文章列表
电 话:13986295523 / 027-81522322
网 址:http://www.whksr.com
邮 箱:kesuoer@126.com
公司地址:武汉市江夏区郑店街黄金桥(武汉卫星通信局)往里1公里
版权所有©武汉科索尔膜结构技术有限公司
 技术支持:灵锐互动
武汉科索尔膜结构是一家专业从事武汉车棚膜结构,景观膜结构,张拉膜结构生产研发的武汉膜结构公司
ICP备案号:鄂ICP备16017038号-1
武汉科索尔——提供专业膜结构工程解决方案咨询热线:13986295523 027-81522322
在线咨询
在线留言
扫一扫

扫一扫
关注武汉科索尔

服务热线
13986295523
027-81522322

返回顶部