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简述膜结构污水池加盖的找形方法

发布时间:2021-05-11 15:03:39人气:970

我们在前面的文章中有了解到,膜结构建筑具有质量轻、外形美观、施工速度快且适用于大跨度建筑而得到了广泛的应用。所以在污水池加盖工程中也常用到膜结构。在膜结构污水池加盖建设中,需对其进行找形与荷载分析。实际上,找形和荷载分析是不能分开的,需要结合在一起进行。那么,膜结构传统的找形方法如何?怎样把复杂的结构简化为与实际相近的简单模型?下面就由青海膜结构小编带大家了解。

一、膜结构找形的传统方法:

薄膜材料不能承受弯矩和压力,因此如果不施加预应力,薄膜材料形成的几何图形具有整体的不明确性,并随着边界条件和荷载的变化而变化。为使几何图形成为结构,须确认一个合理、平衡的应力体系。对于简单的曲面,可给出曲面方程的表达式和预应力分布,对复杂的结构则难于做到,所以也就形成了确定形状的不同方法。从总体上讲,薄膜结构找形可分为模型法和数值法。模型法是早期采用的通过试验来完成的方法,可用肥皂泡来模拟或利用伸缩纤维布来确定形体。随着计算机技术的发展,现在人们越多的采用数值分析的方法来解决这个问题,其主要方法有:力密度法、动力松弛法、较小二乘法、较小表面法、控制点逼近法和非线性法。以上这些方法在实际工作中均存在不同程度的不易操作性。

二、膜结构污水池加盖找形的实用方法-边界位移法:

1、理论基础:

本文提出的边界位移法的理论基础是非线性有限元位移法。非线性位移法的基本原理为;应用几何非线性理论,按大位移有限元步骤建立方程组。应用该种方法,要先假定几何表面和预应力分布作为非线性迭代求解的初始值,这样将不能符合平衡条件而在结点上产生不平衡力,所以可将此不平衡力作为外力作用于结构而进行平衡迭代。

2、操作过程:

结合分析,本文利用有限元程序ANSYS并根据实际施工情况提出了一种实用的找形方法-边界位移法。其基本过程为;根据建筑上给出的几何外形建立与之尺寸相比略小的试形状,然后在膜边界用支座产生约束,并根据膜结构污水池加盖形状和施工方法使边界在需要的方向上产生适当的位移,这样经过计算便可得到变形后的平衡形状和应力分布。实际分析中,为得到适合的应力分布和平衡形状,开始的试形状和需要的边界位移需要反复几次。随着经验的增加,一般2~3次即可获得满意的结果。

三、结语:

按以上方法找形之后即可进一步进行静力分析,计算结果表明;

(1)均布荷载,膜结构污水池加盖中较大应力减小,较小应力增加,应力分布变得均匀,曲面变得光滑,与我们的直觉一致。

(2)荷载下易出现褶皱,且较大位移值较大。

(3)着膜厚的增加,结构变形显明减小,应力也减小,但不显明。

综上所述,边界位移法相比于传统的找形法而言更准确。迅速且操作简单。这也与实际膜结构的受力特性是相吻合的。由此验证本文所提出的边界位移法在膜结构污水池加盖中找形是可行的。


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