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充电桩膜结构中膜曲面形状的分析

  膜结构的形态和物理性能与大多数建筑采用的传统刚构架结构有着较大差异。充电桩膜结构建筑设计人员主要关心的三个方面是∶选取曲面形状、施加预应力的水平及曲面变形的能力。

  此外,还需要考虑膜结构室内空间环境和所运用膜材的种类及等别的选择。

  下面是关于膜结构曲面形状的分析:

  大多数现代膜结构都以“负高斯曲面”为基础。这种曲面由一组张拉的“拱形”条元与与其反向的“悬挂”条元组成。这两组元素分别由膜材织物经、纬两个方向的纤维构成。

  该形状的一个重要性质是在不显明改变曲面形状的前提下,便可对整体曲面施加预张应力。

  在向上与向下荷载的作用力下,此形体均有着清晰而单独的荷载传递路径。其向下方的雪荷载是由下垂的“悬挂”纤维承担,向上的风吸力由上凸的“拱形”纤维承担。

  充电桩膜结构常用的负高斯曲面分有四类,分别为锥形曲面、鞍形曲面、双曲抛物面和脊—谷体系。这些曲面的一个基本特征是它们有曲线边界,其弯曲程度与边界条件有关。

  另外,膜结构的曲面形状并不像旋转壳体曲面那样符合某一数学方程,而是根据预定的边界支承条件和预应力平衡条件确定的。在边界条件既定的前提下,由于皂膜只能形成符合张力平衡条件的几何形态,故可以用皂膜进行物理模型模拟。因此,对于膜结构设计,在确定膜曲面形状的过程中须要预先确定“边界条件”。边界条件的确定影响到每个膜面支承结构如脊索、边索、桅杆、拱架、梁等构件的布置。

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