一、主要设计步骤:
膜结构汽车棚工程索膜结构分析的主要步骤如下:
1.利用AutoCAD软件建立计算模型;
2.将计算模型导入3D3S软件,建立索、膜、钢管的材料特性和截面,并假定膜、索的预紧力;
3.为了确定结构的支撑边界,3D3S软件可以同时找到电缆、薄膜和钢管的形状,因此一般只需定义钢管和电缆与地面的边界形式,而薄膜边界可以通过软件自行与钢管和电缆连接;
4.结构找形分析,此过程需要多次调整索膜预紧力,重新找形,使膜面越符合建筑造型;
5.施加各种荷载,如恒载、雪荷载、风荷载,并将其组合;
6.对索、膜、钢结构进行整体非线性分析,确定索、膜、钢结构的内力和支承反力;
7.进行结构设计和验算。
上述找形和结构设计过程在3D3S软件中完成。
二、设计方案:
由于膜结构汽车棚工程所在地风荷载较大,方案设计考虑加强膜面,采用稳定索辅助脊索的结构形式,抵抗风吸力,提高结构整体稳定性。
考虑到前悬臂梁的悬臂长度较大,如果使用单根管道,直径必然较大,因此,采用高底低根梯形平面格构梁,并在端部分别张拉向上拉索和向下拉索,使悬臂梁即使在大风荷载下也能保持稳定,不失美观和轻盈。
在膜结构车棚工程中,中间的主柱既受膜荷载的作用,又受悬臂梁上索力的影响,力量很大,考虑到与悬臂梁的视觉协调,柱采用格构柱,从经济角度对格构柱进行了优化,悬臂梁下部采用三角形格构,上部仅采用平面格构。
末后,从膜结构汽车棚结构的整体稳定性出发,在后悬臂梁端部增加一根下拉杆和一根上拉索,使整个结构协调稳定。另外,为了加强结构的空间稳定性,使结构成为空间整体,在前悬臂梁的端部增加平面格梁,中间增加连接梁,并在格构柱之间增加连接梁。这样,整个结构从平面系统变为空间系统,加强了结构的整体稳定性。