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膜结构景观施工中考虑索滑移的整体成形分析
编辑:山东双天金属制品有限公司   时间:2021-01-31

  据悉,现有的膜结构分析用软件均未考虑索在膜套中或在膜表面上滑移的问题,这会致使膜结构景观设计的索力不均,膜应力差异较大等一系列问题。因连续索跟离散索相比,不但要达节点平衡的条件,还要达到相容性的条件,因此常规有限元的方法不便于求解。当前,对于索在膜中滑移的分析,相关文献不多。

  有学者通过在索和薄膜间装入弹簧来考虑摩擦力之影响,但是弹簧的刚度和摩擦力之关系较难确定;并且运用了ABAQUS软件,将索与薄膜间的滑动作为接触问题来分析,引入摩擦因数考虑摩擦力的影响,得到了一些结论;有学者通过每根索的总变形量求出每根索的平均拉力,此方法在索受到较均匀荷载的作用时较为有益;另外还有一些其它的方法。因非线性有限元的方法在景观膜结构结构分析中被广泛采用,所以有学者基于该项方法,运用了线弹性模型与非线性的滑移刚度模型以及摩擦定律建立了一种适合于索膜结构景观的新考虑摩擦连续的索单元。

  该学者先是利用空间两节点直线索单元推出了连续索滑移的刚度;而后以摩擦定律作为理论基础,按照材料力学点之应力到应变的关系推出了索元对于膜元拉力的公式,并且给出索膜之间摩擦力的公式;其次又提出了考虑摩擦之时索滑移的求解方法;末后求解算例,得出如下结论:

  (1)在荷载相同的作用下,考虑了索无摩擦力滑移之后,索的受力均匀,脊索的索力整体增加;当考虑了索有着摩擦滑移之后,索力不均且索力减小,但是对于索力的影响程度较小,摩擦力对于脊索的影响较之谷索的大。

  (2)膜较大的主应力减小,但是摩擦力对于膜较大主应力的影响较小。

  总之,索和膜间的摩擦力虽说对于结构静力的影响较小,这是由于本算例中摩擦力只有索力的1%,不能够对膜结构建筑索力和膜内力造成太大的影响,但是摩擦力是不是存有着,却是影响着出现膜褶皱的数量及索下料的长度:在实际膜结构景观工程中,因为摩擦力是定然存在的,所以应尽量的减小摩擦力。

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