膜结构上的荷载及作用

   在进行膜结构的荷载态响应分析时,需考虑以下荷载及作用:恒荷载、活荷载、雪 荷载、风作用、预张力、支承及边界构件的变形、地震作用以及温度变化的影响等。恒荷载通常就是膜材的自重。由于膜材自身的质量很轻( 仅为 1kg/m2 左右) , 恒载对膜结构的内力及变形的影响通常可以忽略。由于膜结构表面一般不允许上人,检修、清 洗也是由专业膜结构公司负责, 实际工程设计中,一般不考虑活荷载。在非降雪地区 , 习惯上用 0.25 或 0.30kN/m2 的竖向荷载来检查膜面是否会因降雨而产生积水, 即检查在此荷载作用下, 变形后膜面的等高线有无近似的圆形区域出现。
   在降雪地区,积雪对膜结构的影响是不容忽视的。由于膜结构大都呈负高斯曲率曲面形式, 结构上的雪荷载一般为非均匀分布; 在计算雪荷载时需根据不同曲面形状、曲率变化来调整雪荷载的分布,以考虑雪荷载不均匀分布可能产生的不利影响。当膜面坡度大于 0.4 时, 落雪一般会自动滑下而不产生堆积。风对积雪形式的影响也需要加以注意。研究表明 ,低温条件下当风速达到 15-20m/s 时, 膜面几乎不存在积雪; 但如果膜面存在”死角”, 则在这些部位极易形成较深的积雪。另外,对于某些低矢跨比的膜结构, 积雪的作用会导致结构表面趋于平坦, 甚至在局部出现下凹 ,必须小心对待。风作用或者风荷载是膜结构设计中的主要荷载。在计算风荷载时需要确定两个重要的参数, 即风载体型系数和风振系数。由于膜结构的体型复杂,而各国荷载规范所能提供的风载体型系数又十分有限,对复杂体型的膜结构,国内外一般都通过风洞试验的方法来确 定体型系数。风振系数的确定则更为复杂,目前无论是在工程上还是在理论研究方面都还没有提出切实有效的解决办法。
   膜结构预张力是膜面维持其曲面形状并承受其他荷载的前提。预张力的分布及大小与膜面的形状有关,由找形确定。在作内力分析时,预张力参与所有荷载组合。支承及边界构件的变形会导致膜面应力重分布。由于膜结构本身的质量很轻,地震作用的影响不是十分明显。在温度变化大的地区,还要考虑热胀冷缩对膜面应力的影响以及高温对焊缝强度的影响。

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