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充氣膜結構的分析與探討
- 2020-06-17-

  充氣膜結構的原理是通過壓力控制系統向膜內充氣,使室內外保持一定的壓力差,膜體產生一定的預張力從而保證體系的剛度以抵御風、雪的荷載。球倉在施工中則是利用充氣薄膜作為模板,不需要任何附加支撐定制的充氣薄膜,在作為模板施工完成后,球倉的外表面有一層可以保溫、防腐蝕的薄膜,節省了二次裝修的費用具有節能、不環境污染的特點。

  充氣式膜結構的變形對球倉的末后形態有很大影響,其膜的附著承載力是結構能否實現的關鍵。膜結構分析采用只具有面內膜剛度而無面外的彎曲剛度單元分析,單元劃分的較大尺寸控制在1.0m以下。充氣壓力為600Pa,風壓按基準期10a考慮取值為0.25kNm2。根據分析得出充氣膜內部加壓600Pa,水平方向較大變形0.32m(高度的1/125)豎向較大變形為0.39m(跨度的1/180)変形相對比較大。水平方向的變形從0點到較大值豎向距離很短也就是易出現“鼓肚”現象。

  充氣式膜結構的初個自振頻率為2.489(周期為0.4s)為水平振動第2自振頻率為3.562Hx(周期為0.28s)為豎向振動。從動力特性來看雖然膜材是柔性材料但是在內壓形成的張力作用下具有一定的剛度。

  充氣式膜結構在內壓的作用下在球面位置應力比較均勻在底部約束部位變化比較大。根據計算結果某工程充氣式膜結構內壓取值為600Pa。工藝專項對倉體的形狀要求比較嚴格,但充氣式膜結構在施加內壓后變形比較大,如何控制其變形使之滿足要求即膜結構的找形,就是找到一種外形再施加內部壓力后其外形和設計要求的一致。

  在該項目中利用 Ansys軟件進行了這方向的嘗試。找形的主要步驟如下:先是計算充氣式膜按設計形狀直接加壓后變形值,再用設計形狀減去該變形值,經過反復該步驟得到的充氣膜模型,加壓后和設計形狀基本一致,較大偏差只67mm。找形完成后的節點坐標可擬合成三維模型,導入相關軟件進行放樣裁剪。

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