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充电桩膜结构变形能力的分析

  与传统建筑的结构不同,变形的能力是为膜结构建筑的重要特征。因其平面里外的刚度均为较低,曲面的几何形状之改变和相应膜面的应力改变是充电桩膜结构在外荷载作用中的两个主反应。此外。外荷载于膜材里产生的应变值远比在钢材等其他材料中产生的应变值大几个量级。因此。膜结构表现出比传统构架结构大得多的位移和几何变形能力。在符合整体稳定性要求的前提下,支承结构的柔性也增加了膜结构的变形能力。

  曲面的整体变形使得结构应力并不随荷载的增加而线性增加,这对结构的受力性能是相当有益的。

  例如,锥形充电桩膜结构受到风荷载作用会使铰接桅杆产生倾斜,并使迎风面的曲率发生变化以减弱该区域膜材内应力的增加;同时,其背风面上的膜面曲率能够起到相当稳定桅杆的作用。

  当有较大的局部荷载如房檐与屋脊之处风荷载的作用之时,因膜面的几何形状之改变,这一部分的荷载不是只由受荷区域来承担,而是由越大的区域共同承担。

  如若曲面于荷载作用下发生变形后仍能保持良好的受力性能,膜面的适度变形对其承受荷载是有益的。平坦曲面的内在隐患是雪或冰的堆累会导致局部凹陷,使其形状从"负高斯曲面"变为"正高斯曲面",进而形成融水和雨水积聚(“积水”效应)。积水进而又导致凹陷加深目范围扩大,这又使得积水量越大,从而进入恶性循环。由于天气情况的差异,这些积水可能保持液态也可能冻结成冰。由于雪荷载可以逐步累积,作用在薄膜结构上的雪荷载水平可能比作用于较大刚度结构上的越大。曲面的设计形状应能保障其在可能的越不利工况下仍能保持一些排水坡度。

  因此,在充电桩膜结构的每个设计阶段都须认真研究和测试其在雪荷载作用下的变形。边界几何形状选择和支承构件的柔度(即弹簧刚度)的确定对此均具有重要影响。