索膜結(jié)構(gòu)的整體分析及施工.pdf

1、現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)誕生于上個世紀(jì)五十年代，在國際上其廣泛地為人們所接受已經(jīng)有了三十多年的歷史。由于建筑膜材不斷地推陳出新，尤其是抗老化、耐腐蝕新型膜材的出現(xiàn)，使膜結(jié)構(gòu)成為永久建筑中的一員。二十世紀(jì)八十年代，膜結(jié)構(gòu)開始進(jìn)入國內(nèi)學(xué)者的視線，隨后被大量應(yīng)用在體育設(shè)施、商業(yè)設(shè)施、文化設(shè)施以及景觀設(shè)施等眾多場館的建設(shè)中。隨著“鳥巢”、“水立方”的建設(shè)，膜結(jié)構(gòu)又一次引起了國人的廣泛關(guān)注。 運用有限元理論，編寫專門的軟件進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析是國內(nèi)外

2、學(xué)者及研究人員的一個主要研究方向。膜結(jié)構(gòu)軟件早期所采用的分析方法多為分步計算的方法。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展以及工程計算水平的不斷提高，這種將上部膜結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)簡單處理為剛性約束的做法越來越暴露出其弊端之所在。因此整體分析方法就應(yīng)運而生了。該方法建模時考慮的是膜結(jié)構(gòu)支承的實際模型，因此整體分析所采用的力學(xué)模型更能反映結(jié)構(gòu)的實際情況。文中通過兩個具體算例的整體分析和分步計算結(jié)果的分析對比，可以看出兩種計算方法有明顯的差別。 索膜

3、分析與設(shè)計專用程序CAFA，能夠進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)從找形到裁剪、受力分析的全過程分析。經(jīng)過近年來大量的實踐檢驗在不斷地完善，目前該程序的索和膜單元部分已經(jīng)走向成熟。在前期開發(fā)工作的基礎(chǔ)上，本文采用fortran90語言編制了空間桿單元的有限元程序，從而使CAFA程序進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)整體分析成為可能。桿單元部分的前處理開發(fā)是以AutoCAD為平臺、以O(shè)bjectARX2000為工具進(jìn)行的。在設(shè)計和分析過程中能夠通過對AutoCAD菜單文件、對話框文

4、件的聯(lián)合使用，建立友好的用戶界面；以中文菜單和對話框提示來幫助用戶進(jìn)行操作和交互輸入，并生成計算所需的數(shù)據(jù)文件。這使得結(jié)構(gòu)分析時建模效率大大提高，并且對熟悉AutoCAD的工程技術(shù)人員而言，該前處理具有建模方便、易于接受等特點。 與專門的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件一樣，施工技術(shù)水平高低也是制約膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個重要方面。參加大量膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計、深入膜結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)加工廠進(jìn)行認(rèn)識實踐，以及主持兩個膜工程的現(xiàn)場施工，使筆者對膜結(jié)構(gòu)施工的自身特點有了

5、一定的認(rèn)識并積累了一定的實踐經(jīng)驗。在此基礎(chǔ)上，通過查閱有關(guān)膜結(jié)構(gòu)施工技術(shù)資料、結(jié)合參加工作階段對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工的認(rèn)識和經(jīng)驗，筆者對膜結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了系統(tǒng)的理論梳理和論述，并提出了自己的見解。 廣義的膜結(jié)構(gòu)施工包含施工技術(shù)設(shè)計和現(xiàn)場施工兩個方面。由于在理清、掌握了現(xiàn)場施工的整個流程后，再去制訂合理可行的施工技術(shù)設(shè)計文件應(yīng)該不是件難事。因此本文重點對膜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工進(jìn)行了敘述。膜結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工可分為三個步驟：各部件的工廠加工和運輸階段、現(xiàn)

6、場安裝階段和后期維護(hù)階段。 針對于鋼構(gòu)件等支承、連接件已經(jīng)為設(shè)計施工人員所熟知的特點，本文依照工序流程著重敘述了膜材在工廠加工以及包裝、運輸過程中所應(yīng)注意的問題，尤其是目前被有所忽略的該階段的施工管理和監(jiān)理工作。 現(xiàn)場安裝是整個膜結(jié)構(gòu)施工過程的中心環(huán)節(jié)，它又可分為安裝前的準(zhǔn)備和安裝施工兩個過程。本文依據(jù)所應(yīng)遵循的施工工序，對該階段的兩個過程從人、材、物以及施工管理和監(jiān)理工作等方面加以詳細(xì)論述。 相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式