2 膜結構設計要點
2. 1 強制條件
( 1) 材料重量
膜材的重量: 1. 15 kg /m2 ; 鋼材的重量: 78. 5 kN /m2。
( 2) 風載
基本風速: 42 m / s;基本風壓力: 1. 24 kN /m2。
( 3) 張拉力
膜材在縱橫向的張拉力為 2. 0 kN /m。
( 4) 活載
人行活載: 1. 5 kg /m2 ; 軌道上的活載: 垂直和橫向均為 1. 0 kN /m。
( 5) 積水
膜結構在下雨條件下無積水,不考慮雨水的自重和水壓力。
2. 2 荷載組合
歐洲相關設計規范要求,以下 5 種荷載組合形式必須考慮。
( 1) 荷載組合1: 1. 2DL( DL 為恒載,包括張拉力)
( 2) 荷載組合 2: 1. 2DL + 1. 4LL( LL 為活載)
( 3) 荷載組合 3: 0. 9DL + 1. 4WLup( WLup 為向上的風載)
( 4) 荷載組合 4: 1. 2DL + 1. 4WLdn( WLdn 為向下的風載)
( 5) 荷載組合 5: 1. 2DL + 1. 4WLdn + 1. 0LL每種荷載組合形式均包括張拉力和結構自重。
2.3 計算模型
在概率理論的基礎上應用大型的有限元分析程序進行建模,所有的膜( 索) 和鋼柱之間的聯接視為鉸接。
2.3.1 寬雨棚結構尺寸及計算模型
在結構分析中,寬雨棚采用的結構尺寸及計算模型見表 1 和圖 2。
2.3.2 窄雨棚結構尺寸及計算模型在結構分析中,窄雨棚采用的結構尺寸及計算模型見表2和圖3。
2.4 結構驗算
以寬雨棚為例闡述結構驗算過程。
2.4.1 材料特性
( 1) 膜
采用德國生產的杜肯 B18089 型 PTFE 涂層玻璃纖維膜材,其厚度為 0. 7 mm,張拉力縱向為 140 kN/m、橫向為120 kN/m。安全系數為短時間內工作荷載的4倍,即自重、張拉力與風載之和的4倍。
膜結構由于具有自重輕、造價相對低、造型優美、施工速度快、使用安全可靠以及良好的抗震性能等優點,而被國內外廣泛采用。鋼結構支撐和膜材是膜結構的關鍵,其設計與施工的好壞將直接影響到膜結構的整體質量和使用壽命。本文對鋼結構支撐和膜材的設計與施工要點進行了闡述,可為類似工程提供借鑒。