膜结构桅杆结构设计

桅杆支撑是膜结构支承体系中最为常见的结构形式。桅杆的结构设计主要包括三部分: 柱身设计、柱头设计和柱脚设计。其中,柱身设计与普通的钢膜结构柱设计基本相同,以下主要介绍柱头和柱脚的设计。
1) 柱头设计
桅杆顶部与膜结构连接处的节点可做成浮动式或固定式 。浮动式节点的浮动环在不平衡力作用下会发生左右摆动,使桅杆两侧的荷载作用趋于平衡, 从而降低了桅杆顶部的水平位移, 并可避免此处膜面出现褶皱。当桅杆承受的非对称荷载较大时, 宜采用浮动式节点。拉索与桅杆顶部可通过索端连接件与桅杆顶部的钢板相连接。膜结构膜往往通过螺栓或卡具锚固在顶部圆环或圆钢板上。此部位的膜面积急剧减小同时荷载又很大, 应采用加强层对顶部的膜进行加强。在桅杆顶部通常设有金属帽, 兼具防水和美观功能。伞形膜结构可采用顶升伞帽的方式来施加预张力, 此时的柱顶应设计为可调节式节点。

2) 柱脚设计

桅杆柱脚可设计成双向或三向铰接节点或刚接节点。当柱顶的不平衡水平荷载较大时, 宜采用铰接连接,以避免因弯矩的作用而使桅杆截面过大,且可以通过桅杆顶部的微小摆动来调整膜面的内力分布,避免出现局部应力过大或出现局部褶皱。需要注意的是, 当采用铰接节点时,应采取必要的措施对桅杆进行拉结,避免万一膜材破损导致桅杆倒塌。柱头和柱脚的设计对膜结构工程后期的质量起到了非常重要的作用。

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