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预应力概念以及膜结构建筑的预应力设计应考虑哪些

发布:河南景天膜结构工程有限公司 时间:2021-09-09 10:34:22
 
  预应力概念以及膜结构建筑的预应力设计应考虑哪些

  预应力概念以及膜结构建筑的预应力设计应考虑哪些?预应力(prestress):预应力是为了改善结构服役表现,在施工期间给结构预先施加的压应力,结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力,避免结构破坏,常用于混凝土结构。预应力是任何膜结构设计的必要荷载,按长期荷载考虑,同恒载效应分析。膜结构中预应力是一个十分复杂的因素,主要与膜材、建筑形式、安装方法等有关。膜结构设计时,可采用下列方法合理施加预应力:在边缘直接张紧膜面;拉紧周围边索;拉紧稳定索);顶升中间支柱。

  膜面的预应力水平对所有支承构件(如桅杆、框架、索等)都有影响。预应力是结构特性的固有成分。预应力水平是由找形过程确定的,其值必须在施工过程中达到并在使用过程中保持。所有荷载工况都应该包含预应力的作用。膜结构的预应力是其维持形状和保持结构特性的基本组成部分。膜材徐变等长期作用可能会改变预应力的大小。基础沉降虽然很少发生,也会有所影响。应该考虑到这些影响并采取适当措施以确保足够的预应力水平。

  一般而言,膜面所需最小预应力取决于材料的刚度和强度以及膜面效率(即曲率)。预应力低于上述限值时可能导致膜面受力不均匀或者褶皱,即并非所有膜面纤维均被充分张紧。也可以通过选用高预应力水平来降低曲率较小膜结构的变形,但预应力的增加会大大减小容许工作应力的可用范围。在设计临时或特殊膜结构时可以选用较小的预应力。
膜结构看台知识
  关于预应力的经验取法是经、纬两个方向的预应力值不能低于条带拉伸强度的2.5%,也不应高于条带拉伸强度的6%。对于涂覆PVC聚酯纤维膜结构的经验法则是在经、纬两个方向的预应力值不能小于其条带拉伸强度的1.3%。

  涂覆PTFE玻璃纤维膜材的刚度较大,可选取较高的预应力值。其值不应低于2.OkN/m,目前使用的高强涂覆PTFE玻璃纤维膜的预应力值经常达到5.OkN/m(平坦膜面甚至可达lOkN/m)。

  经、纬向预应力的不同可在一定程度上影响膜结构的形状,也可以改善结构的受力特性。这会对结构产生微调的效果,即设计时可在某方向上增大荷载,而在另一个方向上减小荷载。然而,改善结构特性的更有效方法是合理选取几何边界条件以及选用较大的曲率。

  对于圆锥形膜结构,在环形支承的周围会发生“颈缩”现象,采用非均匀预应力是十分必要的。通常情况下,两主曲率方向上的预应力比值应在1/4-4/1之间。
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