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        膜結構裁剪設計的目的及一般原則

        信息來源:www.xjlysw.com 發表時間:[2015-4-13 16:53:47]
        膜結構加工制作階段的工作內容,包括裁剪設計的原則、裁剪方法、膜材的連接、裁剪下料圖及加工圖、膜面加工制作的工序與質量要求等。      
        關鍵詞:膜結構、裁剪、應 變補償、連接、加工除找形外,膜結構設計的另一大特點是需要進行裁剪設計,即在完成找形、荷載分析和構件設計(含膜材、索、支 承鋼結構的設計等)并獲批準后,要購買膜材料,進行裁剪設計,加工制作膜面。本文將就膜結構加工制作階段的工作內容,如裁剪設計的原則、裁剪方法、膜材連 接方法與接縫設計、裁剪加工圖、膜面制作工序與質量要求等,展開論述。       
        膜結構裁剪設計的目的及一般原則      
        1. 裁剪設計的目的       
        膜結構建成后的膜面是預應力作用下的空間曲面。裁剪設計(或者 稱裁剪分析)的目的是用無應力、平面狀態并有幅寬限制的膜材(卷材)去制作膜面,使這個膜面在張拉后符合找形所得的形狀和應力分布,且膜面接縫布置美觀, 膜材用料節省。       
        2. 裁剪設計的內容與步驟       
        膜結構裁剪設計的內容與步驟如下:
        (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空間膜條;
        (2)將空間膜條展開為 平面膜片;
        (3)釋放預應力,對平面膜片進行應變補償(即考慮預應力釋放后膜材的彈性回縮);
        (4)根據以上結果,加上膜片接縫處及邊角處都放量,得到平 面裁剪片;給出膜材的下料圖及膜面的加工圖。       
        3. 裁剪線的布置原則       裁剪線是指空間膜曲面上膜條與膜條之間的連接線,也就是裁剪片與裁剪片拼接時的接縫。      
        裁剪線的布置應遵循以下原則:
        (1)美觀,有良好的視覺效果;
        (2) 受力性能良好,通常將裁剪線布置成與膜材的經向一致,沿膜面主應力方向;
        (3)便于加工,避免裁剪線過于集中,以方便邊角處理;
        (4)節省,即節省膜材且 使接縫總長度盡可能地短。       
        通常,裁剪線的方向就是膜材的經向,即膜材的長度方向。習慣上,圓錐形(傘形)膜面的裁剪線按經向布置,馬鞍形膜面的裁剪線沿平行于高點對角線的方向布 置,拱支承形膜面的裁剪線多垂直于拱的跨度方向,而脊谷式膜面的裁剪線多平行于脊谷索布置;剛性邊界的膜結構,裁剪線多平行于邊界支承構件,如圖1 所示。設計實際工程時,不要墨守陳規。適度地改變習慣做法,有時會收到意想不到的新奇效果。       
        4. 裁剪的應變補償       
        膜材裁剪時的應變補償值(預縮量)受許多因素影響,如膜材本身的雙軸拉伸性能、徐變性能、膜面應力水平、裁剪片的形狀及材料經緯方向、 結構尺度及支承方式、膜面熱合時的收縮情況、成型時的張拉難易程度等等。應變補償常以補償率的形式實施。嚴格說來,需根據膜材在特定應力比及應力水平下的 雙軸拉伸試驗結果,結合上述諸因素綜合確定應變補償率。       需要注意的是,膜材經、緯向的應變補償率通常是不同的,且不同的應力分區也應采用不同的補償率。大體上來說,常用聚氯乙烯(PVC )涂層覆蓋聚酯織物的應變補償率在0.5% 至 0.8% ;而常用聚四氟乙烯(PTFE )涂層覆蓋玻璃纖維膜材的應變補償率經向為0.5% 至1.0% ,緯向在1.0% 至3.0%之間。   
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