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充氣膜結(jié)構(gòu)工程裁剪設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟是什么？

同常規(guī)的其他膜結(jié)構(gòu)形式一樣,除了形態(tài)分析、荷載分析以外,充氣膜結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行裁剪設(shè)計(jì)。建成后的充氣膜膜面在內(nèi)壓作用下為具有預(yù)應(yīng)力的空間曲面,裁剪設(shè)計(jì)的目的是用無(wú)應(yīng)力、平面狀態(tài)并有幅寬限制的膜材(卷材)去制作膜面,使這個(gè)膜面在充氣后符合形態(tài)分析所得的形狀和應(yīng)力分布,保證膜面接縫布置美觀,膜材用料節(jié)省。

常規(guī)膜結(jié)構(gòu)裁剪設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟如下：

(1)在找形得到的空間膜面上布置裁剪線,將空間膜面劃分成若干個(gè)空間膜條;

(2)將空間膜條展開為平面膜片;

(3)釋放預(yù)應(yīng)力,對(duì)平面膜片進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償(即考慮預(yù)應(yīng)力釋放后膜材的彈性回縮);

(4)根據(jù)以上結(jié)果,加上膜片接縫處及邊角處的放量,得到平面裁剪片,從而給出膜材的下料圖及膜面的加工圖。

充氣膜結(jié)構(gòu)裁剪設(shè)計(jì)的同張拉膜結(jié)構(gòu)、骨架膜結(jié)構(gòu)等基本相同。通常情況下,一般的充氣膜結(jié)構(gòu)不需要精確控制充氣后的形狀,其裁剪設(shè)計(jì)可在初始形態(tài)基礎(chǔ)上進(jìn)行,在空間曲面上確定膜片間的裁剪線,獲得與空間曲面最接近的平面展開膜片。此時(shí)要考慮初始預(yù)張力、膜材材料特性以及與基礎(chǔ)連接處膜片特殊邊界的影響,確定膜片的收縮量,調(diào)整膜片的裁剪尺寸,并考慮膜片之間的搭接量。本節(jié)的裁剪設(shè)計(jì)內(nèi)容主要針對(duì)這些不需要精確控制充氣后形狀的工程。

對(duì)特殊功能的充氣膜結(jié)構(gòu),如氣膜鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的氣承式膜結(jié)構(gòu)部分(圖4.6.1）,在其內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)施工之前,氣承式膜結(jié)構(gòu)可以起到混凝土澆筑的模板功能,其內(nèi)部有較大的充氣壓力,從而使得該氣承式膜結(jié)構(gòu)形成很大的預(yù)應(yīng)力以增加整體結(jié)構(gòu)的剛度。該類氣承式膜結(jié)構(gòu)要精確控制充氣后的形狀,其裁剪設(shè)計(jì)應(yīng)在裁剪形狀基礎(chǔ)上進(jìn)行,此時(shí)不考慮膜片的收縮量,但需考慮膜片之間的搭接量。這種氣承式膜結(jié)構(gòu)的裁剪設(shè)計(jì)有以下一些要求

(1)裁剪形狀分析時(shí)應(yīng)考慮膜材在不

同的經(jīng)向、緯向應(yīng)力比時(shí)的膜材彈性模量的影響。彈性模量應(yīng)采用雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)十字形切縫試樣進(jìn)行比例加載,得到不同加載狀況下膜材經(jīng)向和緯向的荷載應(yīng)變曲線,確定膜材的經(jīng)向、緯向的彈性模量和泊松比。

(2)充氣膜裁剪形狀應(yīng)在初始形態(tài)基礎(chǔ)上通過(guò)泄氣分析確定,計(jì)算時(shí)可將正常工作內(nèi)壓增加50Pa,并按比例增大所有膜單元的預(yù)應(yīng)力,將內(nèi)壓泄氣到50Pa的形狀作為裁剪形狀。

(3)充氣膜裁剪形狀分析時(shí),宜考慮膜片熱合縫、膜片加強(qiáng)區(qū)域的影響。

(4)充氣膜裁剪形狀分析時(shí)應(yīng)考慮充氣膜與基礎(chǔ)環(huán)梁連接的張拉方法。當(dāng)僅采用人工張拉時(shí),充氣膜裁剪形狀底部與基礎(chǔ)環(huán)梁連接處的周長(zhǎng)縮小量不宜超過(guò)基礎(chǔ)環(huán)梁周長(zhǎng)的2%;當(dāng)采用簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備張拉時(shí),充氣膜裁剪形狀底部與基礎(chǔ)環(huán)梁連接處的周長(zhǎng)縮小量不宜超過(guò)基礎(chǔ)環(huán)梁周長(zhǎng)的3%。充氣膜裁剪形狀底部與基礎(chǔ)環(huán)梁連接處的周長(zhǎng)縮小量取值不得超過(guò)泄氣分析時(shí)得到的縮小量。