假设一电缆膜结构张紧后对角线距离30m,高度5m,厚度1.2mm。膜结构四角通过连接件与支承柱连接固定,柔性电缆敷设于薄膜,电缆截面面积为200mm^2。预拉力为4.5 KN/m,拉力刚度为300KN/m。模量和泊松比分别为200GPa和0.3。我们通过研究不同参数对结构应力和变形的影响,选择一组最合理的技术指标来指导实际工程,具有一定的理论意义和实用价值。

有限元分析

分析假设:索膜结构受力复杂,在进行有限元分析前需要假设一定的假设条件,便于模型的建立和求解。

(1)电缆膜可能小幻灯片在实际工程中,但整体效果可以忽略不计,因此没有有线电视和膜之间的相对滑动,此时假设的过程中分析。

(2)张拉膜将建立张力,结构会产生变形,变形很小,所以膜张力变形被认为是微小应变。

(3)膜材料被认为是纯粹的弹性和正交各向异性,有限元模型。

   此处以第一组参数为例进行有限元分析。索膜结构的建模较为复杂,其单元也与常规单元不同。这里采用三维铰接单元LINK10模拟具有2个节点的电缆,该单元只有拉伸能力,没有压缩。壳体单元SHELL41模拟膜结构,单元为3个节点的三角形单元。需要放置薄膜的厚度,并定义两种材料的性能。电缆膜不能直接生成的有限元模型,通过建模和必须找到,在解决大变形选项应该开放和收敛性判据。位移约束和温度载荷施加在模型,解决和完成结构根据,根据电缆后膜结构如下图所示。

索膜结构

   索膜结构节点复杂,节点处理直接影响结构体系的使用寿命,因此设计和施工应保证一致性。节点受力符合计算假设,受力清晰。传力路线简单,应避免传力复杂。结构长期暴露在室外环境下,细部应安全可靠,易于施加预应力,预应力筋应有足够的调节量。对于高支撑,支撑柱可由四根拱形钢管组成,通过水平杆连接,柱底与底座固定连接。

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。