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某膜结构看台工程是这样设计的

  某看台工程采用张拉膜结构,形式新颖、活泼。钢架与索和膜合理结合,膜顶平滑过渡,结构美观、轻巧、整体造型相互辉映,自具一格。以下介绍的是该膜结构看台工程的设计步骤及准则,为以后工程的设计提供了参考。

  一、主要设计步骤:

  该工程的索膜结构分析主要步骤为∶

  1、利用AUTO CAD软件建立计算模型;

  2、将计算模型导入到3D3S软件之中,建立索、膜以及钢管的材性与截面,并假设膜、索的预张力;

  3、确定了结构支座的边界,3D3S软件可把索、膜与钢管一起进行了找形,所以通常定义钢管和拉索及地面的边界形式便可,而对于膜边界则可以经过软件自行对钢管与拉索相连接;

  4、结构找形分析,这个过程需多次调节索、膜预张力且重新进行找形,使膜面越符合膜结构看台的造型;

  5、施加不同荷载,如恒载、雪载,风载,并进行组合;

  6、进行索、膜、钢结构整体非线性分析,确定了索、膜、钢结构内力以及支座反力;

  7、进行了结构设计与验算。以上找形及结构设计过程均在3D3S软件之中完成。

  二、设计准则

  1、钢索设计原则∶于长期的荷载下要求5倍的安全系数,短期荷载的作用下有2.5倍的安全系数。本结构中采用内12的边索,其较小钢丝破断力总和是为84.737kN,取5倍的安全系数,设计荷载可取16.94kN,中16的边索,其破断力为150.5kN.,取5倍的安全系数,设计荷载可取 30.11kN。

  2、钢管设计原则:膜结构看台的钢管在越不利荷载(横向风荷载与非对称雪荷载)下的整体稳定系数大于3,每个钢管的强度与变形均满足轻钢规范要求,变形一般不大于L/180,钢管的应力比偏安全地取0.3~0.85既可节省材料,又能满足结构的整体安全性。