有关膜结构建筑稳定性的研究

近年来大跨度空间膜结构建筑常有破坏失效的情况发生。膜结构建筑是由优良性能的织物膜材通过支撑构件(柔性索、刚性梁、柱)或给膜内空气加压以一定的方式组合在一起形成具有一定刚度的空间膜结构。但膜结构建筑的大跨度结构形式要求其有较大的安全系数,能适应恶劣的天气情况,特别是环境温度的影响。环境温度变化时,膜结构膜材的性质会发生相应变化,导致膜结构建筑结构不稳,易发生建筑倒塌事件,这不仅使成品厂家和原料厂家信誉受损,而且还会威胁到第三方人财物的安全.因此,研究膜结构建筑在不同条件下的失效机理十分必要。

为了研究大跨度膜结构建筑在多变环境下结构的稳定性,我们可以对组成某膜结构建筑的膜材进行拉伸测试试验,并采用solidworks软件建立膜结构建筑的1:1几何模型,这样能够基于有限元理论建立膜结构建筑静力学分析模型,并可得出其等效应力云图。为简化分析步骤,利用 ANSYS软件建立膜结构建筑十字连接口处的静力学分析模型,分析了膜结构建筑在不同温度、不同气肋直径和不同内压条件下的变化规律。结果研究表明:直径为335mm的膜结构建筑,内压力从0.018MPa增加到0.022MPa时,膜结构膜面最大应力从48.14MPa增加到58.84MPa,加大了膜材的负荷;在不考虑安全系数的情况下,膜材的适用温度从70℃降到56℃以下,表明使用该膜材的膜结构建筑不能持续在高温下工作。

深圳市金鑫空间膜结构建筑设计院是国内专业的膜结构建筑设计单位,是一家专注于膜结构建筑设计与研究的设计院。业务涉及张拉膜结构、骨架式膜结构、充气膜结构、钢结构;对PVC、PTFE、ETFE膜材有着丰富的设计经验。我们尤其擅长大跨度结构、异型空间结构、索结构、封闭式建筑以及开启结构的设计与研究,涉及的领域有景观膜结构、停车棚膜结构、体育设施膜结构、污水加盖池膜结构等。