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制作加工

1、裁剪設計的目的
膜結構建成后的膜面是預應力作用下的空間曲面。裁剪設計的目的是用無應力、平面狀態并有幅寬限制的膜材(卷材)去制作膜面,使這個膜面在張拉后符合找形所得的形狀和應力分布,且膜面接縫布置美觀,膜材用料節省。


2、裁剪設計的內容與步驟
膜結構裁剪設計的內容與步驟如下:

(1)在找形得到的空間膜面上布置裁剪線,將空間膜面劃分成若干個空間膜條;

(2)將空間膜條展開為平面膜片;

(3)釋放預應力,對平面膜片進行應變補償(即考慮預應力釋放后膜材的彈性回縮);

(4)根據以上結果,加上膜片接縫處及邊角處都放量,得到平面裁剪片;給出膜材的下料圖及膜面的加工圖。


3、裁剪線的布置原則
裁剪線是指空間膜曲面上膜條與膜條之間的連接線,也就是說是裁剪片與裁剪片拼接時的接縫。裁剪線的布置應遵循如下原則:?

?(1)美觀,有良好的視覺效果;

(2)受力性能良好,通常將裁剪線布置成與膜材的經向一致,沿膜面主應力方向;

(3)便于加工,避? 免裁剪線過于集中,以方便邊角處理;

(4)節省,即節省膜材且使接縫總長度盡可能地短。通常,裁剪線的方向就是膜材的經向,即是膜材的長度方向。通常來說,圓錐形(傘形)膜面的裁剪線按經向布置,馬鞍形膜面的裁剪線沿平行于高點對角線的方向布置,拱支承形膜面的裁剪線多垂直于拱的跨度方向,而脊谷式膜面的裁剪線多平行于脊谷索布置;剛性邊界的膜結構,裁剪線多平行于邊界支承構件。設計實際工程時,不要墨守陳規。適度地改變習慣做法,有時會收到意想不到的新奇效果。


4、裁剪的應變補償
膜材裁剪時的應變補償值(預縮量)受許多因素影響,如膜材本身的雙軸拉伸性能、徐變性能、膜面應力水平、裁剪片的形狀及材料經緯方向、結構尺度及支承方式、膜面熱合時的收縮情況、成型時的張拉難易程度等等。應變補償常以補償率的形式實施。嚴格說來,需根據膜材在特定應力比及應力水平下的雙軸拉伸試驗結果,結合上述諸因素綜合確定應變補償率。
需注意的是,膜材經、緯向的應變補償率一般是不同的,并且不同的應力分區也應采用不一樣的補償率。大致來說,常用聚氯乙烯(PVC)涂層覆蓋聚酯織物的應變補償率在0.5%至0.8%;而常用聚四氟乙烯(PTFE)涂層覆蓋玻璃纖維膜材的應變補償率經向為0.5%至1.0%,緯向在1.0%至3.0%之間。


膜材、金屬構件的選用及設計、加工

近年來,膜材生產廠家一般都已在 PVC涂層覆蓋膜材的涂層表面再加一層 PVDF(二氟乙烯)或 PVF(氟乙烯)面層,以改善 PVC涂層老化、脫落的情況。在強紫外線照射地區,選用 PVC涂層覆蓋膜材要慎重。即使是同一種膜材,不同廠家、不同型號甚至不同生產批次的質量也有差異,實際應用時要認真選擇、詳細檢查;膜材的局部質量瑕疵應在裁剪下料時讓過。

膜結構用的金屬構件應采取有效的防腐保護措施;設計時,構件的斷面尺寸選擇應考慮銹蝕的影響而留有余量。盡可能選用不銹鋼材料制成的構件。

膜結構設計要精益求精,加工制作更應精雕細作。作業場地應清潔無塵,采用張拉焊接,由熟練工人嚴格安作業指導書進行。安裝張拉要嚴格按施工技術設計的要求進行。
膜結構附件的設計及加工

與膜結構裁剪關系密切的附件設計主要包括用于膜角的膜節點板設計、連接件選用及邊索長度的確定等。
膜節點板的設計主要涉及形式、大小、角度、連接孔及安裝孔的位置及其大小、板厚、膜與節點板的連接方式以及邊索與結節板的連接設計等內容。設計時,根據膜面形狀及膜角處的應力大小確定其基本幾何參數,驗算抗拉強度、局部承壓及焊縫長度等等,并由此計算連接件及邊索長度。膜節點板應簡潔、角度準確、傳力順暢。膜節點板常用鋼板制作、熱鍍鋅處理或以不銹鋼材料制成。



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