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膜結構停車棚計算中的幾個問題
來源：dcpiea.com 發布時間：2021年07月14日
把艱辛的勞作看作是生命的必然，即使沒有收獲的希望也心平氣和的繼續。本期讓我們跟隨小編的腳步來詳細的了解一下關于膜結構停車棚計算中的幾個問題的相關知識，希望我們的分享能夠讓您較好的了解膜結構停車棚。
1.幾何非線性問題
盡管膜結構停車棚的找形有不同的理論和方法，但荷載態的分析大都采用非線性有限元法，即將結構離散為單元和結點，單元與單元通過結點相連，外荷載作用在結點上，通過建立結點的平衡方程反復迭代求解。
由于膜結構的求解問題具有小應變、大變形的特點，因此在推導有限元方程時需考慮位移高階項對應變的影響，亦即考慮幾何剛度的影響。
2. 材料非線性與各向異性
基于以下原因，織物膜材從本質上講是非線性的：經緯向纖維本身的性能是非線性的；纖維間的約束與經緯向應力比有關；涂層的性能是非線性的，并受時間的影響；由于編織，經緯向纖維在初始狀態是松弛的，而涂層對纖維受拉變直又有約束作用。因此，膜材的應力—應變曲線在應力較大時呈現很強的非線性（如圖 3 所示），同時呈現很強的正交異性性能, 一些膜材的經緯向變形能力相差達 5 倍左右。
由于設計中所采用的預張力及工作應力遠小于膜材的抗拉強度（通常預張力不超過 5%的抗拉強度，工作應力不超過 20%的抗拉強度），在設計應力范圍內，可近似認為膜材是在線彈性范圍內工作。計算中經緯向采用各自相應的彈性常數。
3. 徐變問題
徐變是指結構在高應力作用下，隨著時間的推移在構件中產生的塑性變形。松弛則是指在構件兩端固定的情況下，由于徐變變形而導致其應力隨時間的增長而逐漸降低的過程。徐變和松弛是相互關聯的，它揭示了材料的粘彈性力學性能隨時間的變化規律。徐變的特點是：（1）開始階段發展較快；（2）預應力越大，松弛損失就越大；（3）應力損失與構件材料有關；（4）與溫度的高低有關。
國外一些實測資料顯示，索結構由于徐變所導致的預張力損失可達到 10％－25％左右；膜面因徐變所導致的預張力損失隨膜材的種類和品牌不同而不同。為消除由于徐變所帶來的預張力損失，施工時，可對索和膜實施適當的超張拉；或者在結構施工一段時間后（通常為半年到一年左右），對結構實施二次張拉。對采用 PVC 膜材料的工程，二次張拉尤其有必要。
松弛不僅與材料的徐變效應有關，還與連接錨固處的滑移、支座移動、溫度應力、反向荷載等因素有關。通過荷載效應分析，可以調整索和膜面的形狀及初始預張力，避免因松弛而導致局部索或膜面退出工作，以保證結構的整體剛度。
4. 與支承結構的協同計算問題
膜結構停車棚通常是支承在下部鋼結構上或直接與地錨相連。設計時不但要考慮膜自身的應力和變形，還要考慮下部鋼結構和地錨的工作性能。換句話說，膜結構的設計應與鋼結構和基礎的設計同時進行。通常在設計膜結構時，將膜結構與下部支承結構分開計算，即先將支承點看作不動鉸支座對膜結構做內力分析，然后再將膜結構計算的反力值施加到鋼結構或基礎上，計算下部結構。對于剛性支承體系的膜結構， 剛性邊界或支承構件在膜面張力作用下的變形會引起膜面張力損失；當支承點有可能產生較大位移時，也必須考慮其對膜結構內力分布的影響。 這就需要將膜與下部支承體系一起進行整體計算。需要說明的是，下部支承結構并非越剛越好；相反，在某些情況下，下部支承結構的位移可以促使膜內的應力重分布，使應力趨于均勻，減少可能出現的應力集中或褶皺現象。
膜材自重較輕，地震對膜結構的影響較小，故一般可不考慮索、膜構件的地震作用。當下部支承結構在地震作用下有可能產生較大變形時，在膜結構設計中就必須考慮這一因素的影響。將膜與下部支承體系一起進行協同計算，有利于對膜結構進行抗震分析。
本期小編講解的內容到這就結束了，大家都了解了嗎?還不了解也沒有關系，可以聯系我們，大家也可以繼續關注我們的網站，我們竭誠期待與你們的合作！要是還想咨詢更多關于膜結構停車棚的相關知識我們可以繼續關注網站進行之后的了解。
盡管膜結構停車棚的找形有不同的理論和方法，但荷載態的分析大都采用非線性有限元法，即將結構離散為單元和結點，單元與單元通過結點相連，外荷載作用在結點上，通過建立結點的平衡方程反復迭代求解。
由于膜結構的求解問題具有小應變、大變形的特點，因此在推導有限元方程時需考慮位移高階項對應變的影響，亦即考慮幾何剛度的影響。
2. 材料非線性與各向異性
基于以下原因，織物膜材從本質上講是非線性的：經緯向纖維本身的性能是非線性的；纖維間的約束與經緯向應力比有關；涂層的性能是非線性的，并受時間的影響；由于編織，經緯向纖維在初始狀態是松弛的，而涂層對纖維受拉變直又有約束作用。因此，膜材的應力—應變曲線在應力較大時呈現很強的非線性（如圖 3 所示），同時呈現很強的正交異性性能, 一些膜材的經緯向變形能力相差達 5 倍左右。
由于設計中所采用的預張力及工作應力遠小于膜材的抗拉強度（通常預張力不超過 5%的抗拉強度，工作應力不超過 20%的抗拉強度），在設計應力范圍內，可近似認為膜材是在線彈性范圍內工作。計算中經緯向采用各自相應的彈性常數。
3. 徐變問題
徐變是指結構在高應力作用下，隨著時間的推移在構件中產生的塑性變形。松弛則是指在構件兩端固定的情況下，由于徐變變形而導致其應力隨時間的增長而逐漸降低的過程。徐變和松弛是相互關聯的，它揭示了材料的粘彈性力學性能隨時間的變化規律。徐變的特點是：（1）開始階段發展較快；（2）預應力越大，松弛損失就越大；（3）應力損失與構件材料有關；（4）與溫度的高低有關。
國外一些實測資料顯示，索結構由于徐變所導致的預張力損失可達到 10％－25％左右；膜面因徐變所導致的預張力損失隨膜材的種類和品牌不同而不同。為消除由于徐變所帶來的預張力損失，施工時，可對索和膜實施適當的超張拉；或者在結構施工一段時間后（通常為半年到一年左右），對結構實施二次張拉。對采用 PVC 膜材料的工程，二次張拉尤其有必要。
松弛不僅與材料的徐變效應有關，還與連接錨固處的滑移、支座移動、溫度應力、反向荷載等因素有關。通過荷載效應分析，可以調整索和膜面的形狀及初始預張力，避免因松弛而導致局部索或膜面退出工作，以保證結構的整體剛度。
4. 與支承結構的協同計算問題
膜結構停車棚通常是支承在下部鋼結構上或直接與地錨相連。設計時不但要考慮膜自身的應力和變形，還要考慮下部鋼結構和地錨的工作性能。換句話說，膜結構的設計應與鋼結構和基礎的設計同時進行。通常在設計膜結構時，將膜結構與下部支承結構分開計算，即先將支承點看作不動鉸支座對膜結構做內力分析，然后再將膜結構計算的反力值施加到鋼結構或基礎上，計算下部結構。對于剛性支承體系的膜結構， 剛性邊界或支承構件在膜面張力作用下的變形會引起膜面張力損失；當支承點有可能產生較大位移時，也必須考慮其對膜結構內力分布的影響。 這就需要將膜與下部支承體系一起進行整體計算。需要說明的是，下部支承結構并非越剛越好；相反，在某些情況下，下部支承結構的位移可以促使膜內的應力重分布，使應力趨于均勻，減少可能出現的應力集中或褶皺現象。
膜材自重較輕，地震對膜結構的影響較小，故一般可不考慮索、膜構件的地震作用。當下部支承結構在地震作用下有可能產生較大變形時，在膜結構設計中就必須考慮這一因素的影響。將膜與下部支承體系一起進行協同計算，有利于對膜結構進行抗震分析。
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