膜结构的应用及事故分析

2019-10-09 13:33 admin

膜结构是以性能良好的织物为材料, 用柔性拉索或刚性骨架将膜面通过预张力绷紧, 也可向膜内充气, 通过空气压力来支撑膜面, 从而形成具有一定刚度并能覆盖较大空间的体系。20世纪70年代以来, 膜结构在国外已逐渐推广应用于各类空间结构中, 近年来, 在我国也得到了较快的发展。

1 膜结构的分类

(1) 整体张拉式膜结构:由桅杆或立杆等支撑构件提供吊点, 并在周围设置锚固点, 通过张拉而形成稳定的体系。

(2) 骨架支撑式膜结构:由钢构件或其它刚性构件作为承重骨架, 在骨架上布置按设计要求张紧的膜材。

(3) 索系支撑式膜结构:由空间索系作主要承重骨架, 在索系上布设按设计要求张紧的膜材。

(4) 空气支撑膜结构:应具有密闭的充气空间, 并应设置维持内压的充气装置, 借助内压保持膜材的张力, 形成设计曲面。

(5) 组合膜结构:由以上形式组合而成的膜结构。

2 膜结构的特点

由于膜材自身的特点, 使膜结构建筑物、构筑物具有很强优势、突出特点。

2.1 透光性、经济性、环保节能性

膜材具有一定的透光性, 白天可减少照明强度和时间、节省能源, 夜间通过各色灯光投射形成漂亮的夜景。膜材屋面重量仅达常规钢结构屋面的三十分之一, 故降低了其承重骨架及基础的造价。膜结构独特的造型和绚丽的夜景形成标志性, 达到很好的广告效应和商业效果。

2.2 跨度大、空间开敞

膜材重量只有0.01k N/m2, 很轻, 因此, 可实现很大的抽柱大空间, 使得建、构筑物内部空间开敞、舒适。

2.3 抗震性能好、安全性高

膜结构自重较小, 地震对结构的影响也很小, 故设计时可不考虑地震作用, 但地震对其支撑结构的影响虽不是很大, 也应考虑, 因而其安全性也相当高。发生灾难时, 其宽敞明亮的大空间可作为临时的避难场所、急救中心、抗震救灾指挥部等。

2.4 工期短

膜结构所有裁剪加工和制作均在工厂内完成, 现场仅安装、张拉, 大大减少现场施工时间, 避免施工交叉, 极大地缩短工期。

3 膜结构的设计

3.1 荷载及其组合

膜结构设计时首先要理清需考虑哪些荷载。恒荷载:膜面的活载标准值可取0.3k N/m2;在风荷载作用下极易产生变形和风振现象, 使膜材撕裂破坏, 因此, 风荷载是膜结构的主要荷载。膜结构自重较小, 柔度大, 自振频率很低, 因此, 其地震作用较小, 可不考虑, 但地震对其支撑结构的影响应考虑;雪荷载, 作为屋面的膜结构多为负高斯曲率曲面, 结构上所受的雪荷载多为非均匀分布, 因此应根据不同的曲面形状、曲率变化调整荷载分布系数;还有就是对膜材施加的由膜材类型、膜面荷载、可能发生的变形和施工因素等决定的预张力。