膜结构的典型形状

2018-04-16

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膜结构的形态是多种多样的。从其基本构成来看,绝大多数是由鞍形、伞形、拱支式和脊谷式这四种基本形状演变而来的。深入剖析这四种典型结构形式的曲面构成和力学特点,有助于增进对膜结构中形与力的认识。


1.鞍形(saddle shape)


  鞍形曲面由四个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成,是典型的互反曲面形式。在这四个角点中,通常有两个对角点为高点(HP),另两个为低点(LP)。鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架,即形成所谓的刚性边界;也可以采用边索,通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形,避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱,因而较为常用。


  对于菱形平面的鞍形膜结构,可定义两对角点间的水平距离 L 为跨度,高点(或低点)与跨中点间的高差f 为矢高,f / L为矢跨比(如图 4b所示)。矢跨比是控制鞍形曲面形状的重要参数。矢跨比越大,膜面曲率越大,结构刚度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之间。