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膜結(jié)構(gòu)的裁剪拼接過(guò)程無(wú)論如何都是會(huì)有誤差的,這是因?yàn)楹芎玫南扔闷矫婺て闯煽臻g曲面就一定會(huì)有誤差,其次膜布是各向異性非線性材料,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(shè)計(jì)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(píng)價(jià)哪個(gè)方法的精確度一定就高,但還是有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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?yàn)椴捎玫氖乔婺卧?,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,曲面扭曲的很嚴(yán)重,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(shì),可以判斷出測(cè)地線的大致走向。
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(jì)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(zhǎng)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
因?yàn)槟げ牧暇哂型腹庑?,?shí)際結(jié)構(gòu)中可以清楚地看見(jiàn)焊縫,所以裁剪縫的布置一定要規(guī)則、合理,更好能形成一些漂亮的圖案以增加結(jié)構(gòu)的美感。如果膜表面設(shè)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(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強(qiáng)大的說(shuō)服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對(duì)于張拉膜結(jié)構(gòu),任何附加的支撐和修飾都是多余的,其結(jié)構(gòu)本身就是造型;換句話說(shuō),不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的,因?yàn)槟菢拥谋∧げ皇秋h動(dòng)的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其“力”與“形”的完美結(jié)合。
張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有:膜材、索與支承結(jié)構(gòu)(桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件)。
膜材一種新興的建筑材料,已被公認(rèn)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(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外,要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力;而膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載,從而獲得更小內(nèi)力增長(zhǎng)的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時(shí),可產(chǎn)生兩種回復(fù)力:一個(gè)是由幾何變形引起的;另一個(gè)是由材料應(yīng)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(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面,即沿對(duì)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(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)(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(zhǎng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出,膜材的自由支承長(zhǎng)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(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的倒塌。
《體育設(shè)施膜結(jié)構(gòu)》
《膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)施工項(xiàng)目》
《體育館公園膜結(jié)構(gòu)》