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膜結構工程之張拉膜結構整體結構的介紹

發布日期:2013-2-21  信息來源:新天空間

膜結構工程之張拉膜結構整體結構的介紹  
  “張拉膜”(tensegrity)概念是美國***建筑師富勒(r.b.fuller)的發明,這旨“張拉”(tensile)和“整體”(integrity)的縮合。一社概念的產生受到了大自然的啟發。富勒認為宇宙的運行是按照張拉一只析原理進行的,即萬有引力是一個平衡的張力網,而各個星球是這個網中的一個個孤立點。按照這個思想張拉整體結構可定義為一組不連續的受壓構件與一套連續的受拉單元組成的自支承、自應力的空間網格結構。這種結構的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預應力提供,在施加預應力之前,結構幾乎沒有剛度,并且初始預應力的大小對結構的外形和結構的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結構固有的符合自然規律的特點,***在限度地利用了材料和截面的特性,可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。        
  對于張拉整體結構的研究開始于40多年前,從***初的設想到工程實踐大約經歷了以下幾個階段:想象和幾何學、拓撲和圖形分析、力學分析及試驗研究。其中力學分析包括找形、自***歷程準則、工作機理工科穩步力作用下的性能等。張拉整體結構的幾何形狀同時依賴于構件的初始幾何形狀、關聯結構(拓撲)及形成一定剛度的自應力的存在。另外這種結構在外力作用下的變形(與自應力的效果不同)也提出了其它結構問題,首先它屬于臨界類體系,結構在外荷載過程中剛度不斷發生變化,傳力途徑也***隨之改變;其次這種結構只能在考慮了幾何非線性甚至材料非線性時才能分析。
  膜結構所用膜材料由基布和涂層兩部分組成?;贾饕捎镁埘ダw維和玻璃纖維材料;涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯(pvc)和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯(teflon)。pvc材料的主要特點是強度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差,但價格便宜,容易加工制作,色彩豐富,抗折疊性能好。為改善其性能,可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層,提高其抗老化和自潔能力,其壽命可達到15年左右。teflon材料強度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好,但它價格較貴,不易折疊,對裁剪制作精度要求較高,壽命一般在30年以上,適用于***建筑。

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