支承結(jié)構(gòu)在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計中占有舉足輕重的地位。支承結(jié)構(gòu)的作用可概括為以下三個方面:①為膜結(jié)構(gòu)提供一系列高低錯落的支承點(邊界)或懸吊點,以維持膜結(jié)構(gòu)曲面的穩(wěn)定;②將膜面內(nèi)拉力轉(zhuǎn)化為壓力傳至地基基礎(chǔ);③支承結(jié)構(gòu)的剛勁挺拔與膜的靈動飄逸間形成鮮明對比,增強(qiáng)建筑整體表現(xiàn)力。
3. 1 膜結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)的主要形式
根據(jù)支承位置的不同,支承結(jié)構(gòu)可分為邊緣支承和內(nèi)部支承兩大類。
邊緣支承的形式主要有以鋼等 剛性構(gòu)件 支承以及 索等柔性構(gòu)件 支撐兩種,3. 2 支承結(jié)構(gòu)的體系布置與構(gòu)件設(shè)計
膜結(jié)構(gòu)支承體系的選擇與布置取決于膜面的形狀和結(jié)構(gòu)尺度。支承體系的布置應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求,并盡可能做到自平衡和自適應(yīng)。自平衡是指支承體系能最大限度地平衡膜面內(nèi)的張力,以減小張力對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響;自適應(yīng)是指支承體系能較好地適應(yīng)膜結(jié)構(gòu)大變形的特點,有一定的自由度和調(diào)節(jié)余量。
支承結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析宜考慮與膜面張力的共同作用。結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件的穩(wěn)定分析與截面設(shè)計按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。對于剛性邊界膜結(jié)構(gòu)(參見圖 20),要特別注意對構(gòu)件剛度的控制,以免因邊界支承構(gòu)件的變形而導(dǎo)致膜面無法張拉到位造成膜面松弛。
3. 3 桅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計
桅桿是膜結(jié)構(gòu)支承體系中最為常見的結(jié)構(gòu)形式。桅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括三部分:柱身設(shè)計、柱頭設(shè)計和柱腳設(shè)計。其中,柱身設(shè)計與普通的鋼結(jié)構(gòu)柱設(shè)計基本相同, 以下主要介紹柱頭和柱腳的設(shè)計。
(1) 柱頭設(shè)計
桅桿頂部與膜連接處的節(jié)點可做成浮動式或固定式,如圖 27 及圖 28 所示。浮動式節(jié)點的浮動環(huán)在不平衡力作用下會發(fā)生左右擺動,使桅桿兩側(cè)的荷載作用趨于平衡,從而降低了桅桿頂部的水平位移,并可避免此處膜面出現(xiàn)褶皺。當(dāng)桅桿承受的非對稱荷載較大時,宜采用浮動式節(jié)點。
拉索與桅桿頂部可通過索端連接件與桅桿頂部的鋼板相連接。膜往往通過螺栓或卡具錨固在頂部圓環(huán)或圓鋼板上。此部位的膜面積急劇減小同時荷載又很大,應(yīng)采用加強(qiáng)層對頂部的膜進(jìn)行加強(qiáng)。在桅桿頂部通常設(shè)有金屬帽,兼具防水和美觀功能。傘形膜結(jié)構(gòu)可采用頂升傘帽的方式來施加預(yù)張力,此時的柱頂應(yīng)設(shè)計為可調(diào)節(jié)式節(jié)點 |