膜結(jié)構(gòu)的形狀與建筑功能要求有哪些？你知道嗎嗎？下面隨著陜西膜結(jié)構(gòu)廠家普易建設(shè)小編來(lái)一起學(xué)習(xí)吧：

    作為膜結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，索和膜均不能抗彎和抗壓，結(jié)構(gòu)體系必須依靠曲面的張力維持其形狀并抵抗外荷載。膜結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)就是確定滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的平衡曲面和與此曲面對(duì)應(yīng)的預(yù)張力值，也就是說(shuō)，外形設(shè)計(jì)同時(shí)也是內(nèi)力設(shè)計(jì)。這一過(guò)程，稱(chēng)之為 “找形”（form-finding）。

１．互反曲面的必要性

在幾何上，根據(jù)曲面在兩主曲率方向的曲率乘積，可將曲面分為正高斯曲面、零高斯曲面和負(fù)高斯曲面三大類(lèi)（如圖 1 所示）。正高斯曲面的兩個(gè)主曲率半徑均位于曲面的同側(cè)，如球面；這類(lèi)曲面也稱(chēng)為同向曲面（synclastic surface）。零高斯曲面在兩主曲率方向中有一個(gè)方向的曲率為零，如柱面。負(fù)高斯曲面的兩主曲率半徑分別位于曲面的兩側(cè)，如鞍面；這類(lèi)曲面也稱(chēng)為互反曲面（anticlastic surface）。前兩類(lèi)曲面較多應(yīng)用于類(lèi)似網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)那樣的剛性結(jié)構(gòu)中，而互反曲面則是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)中常用的曲面形式。

為什么膜結(jié)構(gòu)的曲面必須是互反曲面呢？設(shè)想有一空間點(diǎn) A，要維持該點(diǎn)的平衡，對(duì)于桿系結(jié)構(gòu)至少需要三根桿件，如圖 2a 所示；對(duì)于索結(jié)構(gòu)，由于索不能受壓，所以至少需要連接四根索段，而且其中兩根索段要向上彎，以承受向下的節(jié)點(diǎn)力；另兩根索段向下彎，以承受向上的節(jié)點(diǎn)力，如圖 2b 所示。以此類(lèi)推，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中每一節(jié)點(diǎn)均需要滿(mǎn)足上述條件，則必然形成互反曲面，如圖 2c 所示。膜結(jié)構(gòu)的曲面形成原理與索網(wǎng)結(jié)構(gòu)類(lèi)似?？梢?jiàn)互反曲面是維持索、膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本要素。

2. 預(yù)張力的作用

對(duì)于膜結(jié)構(gòu)，要**結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，除了要具備空間曲面形狀外，預(yù)張力也是不可缺少的要素。預(yù)張力對(duì)膜結(jié)構(gòu)的作用可以概括為以下兩個(gè)方面（這里為了敘述方便，仍以索結(jié)構(gòu)為例）：

（1）增加結(jié)構(gòu)的剛度

設(shè)想有一根在兩端固定的豎索，索中預(yù)張力為零；當(dāng)在索跨中施加向下的集中力 P 后，由于下半段索松弛退出工作，故力 P 完全由上半段索承擔(dān)，其索力為 P，相應(yīng)的伸長(zhǎng)量為Δ（如圖 3a 所示）。當(dāng)索中存在預(yù)張力 PS時(shí)，上下兩段索均會(huì)參與工作，此時(shí)上半段索力變?yōu)?PS+P/ 2，下半段索力變?yōu)?PS-P/ 2，相應(yīng)的伸長(zhǎng)量也變?yōu)棣? 2（如圖 3b 所示）。圖 3c 給出了結(jié)構(gòu)在無(wú)預(yù)張力（直線(xiàn) A）和有預(yù)張力（折線(xiàn) BCD）兩種情況下的荷載-位移曲線(xiàn)，其中 C點(diǎn)對(duì)應(yīng)下半段索的張力降低為零的時(shí)刻。

（2）維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

仍以圖 2b 為例，當(dāng) A 點(diǎn)作用向下的外力后，向上彎的兩根索段中的內(nèi)力會(huì)增加，向下彎的兩根索段中的內(nèi)力會(huì)減?。挥捎谒鞑荒苁軌?，當(dāng)索中無(wú)預(yù)張力時(shí)，向下彎的兩根索段就會(huì)松弛退出工作，這樣節(jié)點(diǎn) A 將失去側(cè)向約束；如果索中存在預(yù)張力，在向下的外力作用下，向下彎的兩根索段內(nèi)力會(huì)減小但仍維持張力狀態(tài)，從而**節(jié)點(diǎn)的約束充分，維持其穩(wěn)定。
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