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景观膜结构之荷载因素的设计解析

  据了解,相关规定在“荷载效应分析”一章主要对景观膜结构中的钢结构在静力、风效应和地震作用下进行了规定,包括荷载工况的选取原则、拱身内力及变形计算、拱脚推力计算、风动力效应计算、抗震验算原则等。本文我们先就膜结构景观的荷载工况加以分析:

  相关规定中,拱形钢结构的内力与变形分析应考虑长期荷载、可变荷载及其组合作用,还应根据具体情况考虑施工安装荷载、地震、支座沉降和温度变化等作用。对于风荷载、雪荷载等可变荷载,既要考虑其在拱轴线平面内的相对不利分布,又要考虑其在拱平面外可能产生的不利影响。膜结构景观拱型钢结构在全跨荷载作用下通常具有较高的刚度和承载力,而在半跨荷载作用下则相对较低,因此在景观膜结构设计时应考虑荷载分布的不对称性。由于曲线拱轴线的特点,应重视局部雪荷载的积累。

  此外,进行拱形钢结构静力分析时,支座位移和温度荷载对拱的内力和变形影响较大,格外是支座刚接拱不可忽视。以膜结构景观的拱形截面(H×B×Tr×Tw=2000mm×1500mm×26mm×26mm)无铰钢拱为例,跨度75m,较高温度为30°,变化矢跨比f/L=0.1~0.5,观察升温对拱内轴压应力、较大弯曲应力以及拱顶竖向变形的影响,由计算结果可以看到,对于小矢跨比(0.1时)的钢拱,升温作用下结构的变形较难释放,所以产生了较大的附加应力,其中弯曲应力的影响较大(约60MPa),较大弯矩在固支拱脚处;随着矢跨比的增加,结构释放温度变形的能力提高,温度应力速度减小,矢跨比大于0.3,温度应力变化缓慢;升温引起的拱顶竖向变形的变化规律类似,也随矢跨比的増大而减小。由于铰拱是静定结构,因此对景观膜结构支座位移和温度变形具有良好的适应性,可应用在基础条件较差的情况。