在膜結構的裁剪設計中預應力和徐變的處理

 預應力處理

1. 預應力定義：預應力是指在膜結構張拉成形前，膜材內部已經存在的應力狀態(tài)。這種應力是由于膜材在裁剪和安裝過程中被拉伸而產生的。

2. 影響：由于預應力的存在，膜材在張拉成形時會發(fā)生面積增大。這是因為膜材在彈性范圍內被拉伸，其面積會相應增加。相反，如果釋放預應力，膜材會收縮回其原始尺寸。

3. 處理方法：為了準確預測和控制膜面的最終形狀，需要在裁剪設計階段就考慮預應力的影響。這通常通過模擬膜材在無應力狀態(tài)下的平面剖分，并考慮張拉后由于預應力導致的面積增大來進行。具體來說，可以使用平面變溫熱脹冷縮的原理來模擬這一過程，從而確定膜材的收縮量，并在裁剪圖中進行相應的調整。

 徐變處理

1. 徐變定義：徐變是指材料在持續(xù)應力作用下，隨時間發(fā)生的緩慢而持久的變形。對于膜材來說，徐變會導致膜面在長期使用過程中逐漸改變形狀。

2. 影響：不同的膜材在相同的初應力下，其徐變量是不同的。這意味著在膜結構的設計中，必須考慮所選膜材的徐變特性，以確保結構的長期穩(wěn)定性和安全性。

3. 處理方法：為了準確預測和控制膜材的徐變量，通常需要進行模型試驗。這些試驗可以確定膜材在初應力狀態(tài)下經向和緯向的徐變量，并得出徐變量與試驗膜材的百分比關系。在裁剪設計階段，應根據(jù)這些試驗結果從平面裁剪圖中扣除相應的徐變量，以得到最終的裁剪圖。

在膜結構的裁剪設計中，必須綜合考慮預應力和徐變的影響。通過模擬預應力導致的膜材面積增大和進行模型試驗確定徐變量，可以在裁剪圖中進行相應的調整，從而確保膜結構在張拉成形后能夠保持預期的形狀和穩(wěn)定性。這種精確的計算和調整是膜結構設計與施工成功的關鍵。