骨架承重式膜结构的设计分析.docx

骨架承重式膜结构的设计分析
有关膜结构的设计论文在网络上的资料很少， 而有关膜结构设计的文章也是在表面层次
的一种形式上的探讨，不够深入。同济大学出品的 3D3S软件的膜结构说明书也仅仅是针对操作流程这一块的介绍， 因此，作为钢结构的一部分， 本文对膜结构的设计分析作一个深入的探讨。
本文以一个实际的工程作为案例进行分析，研究膜结构更深入的结构分析。

工程概况
工程名称：常州东方车世界二手车市场停车棚
结构形式：骨架承重式膜结构
结构布置图见下图所示
荷载信息： 恒荷载： / ㎡，活荷载（雪荷载）：/ ㎡，风荷载： 基本风压 / ㎡，根据荷载规范 GB50009-2012 第条的规定，风压和风吸均有可能出现，故采用两种情
况的风荷载，体型系数见下表
迎风面 背风面

s1
- -
s2
不考虑地震作用。
最终膜单元预张力采用 / ㎡。
本工程采用同济大学出品的 3D3S膜结构设计模块软件计算，在本文中会对软件的操作
专业文档供参考，如有帮助请下载。
作以详述，采用膜材为广州钜龙生产的 M1212聚酯（涤纶） ，涂层 PVC，面层 PVF。
膜材材性为弹性模量 E=500N/㎡，张拉强度为 90N/mm，剪切模量 105N/ ㎡，泊松比为 ，
t=1mm。
方案示意图
图 1 停车棚结构轴测图
图 2 结构平面布置图

三维结构模型的建立
结构布置
注意要点： 模型的建立合适与否， 对后续结构的分析计算及验算会产生很大的影响， 所
专业文档供参考，如有帮助请下载。
以，这是很关键的一步。 本案例建模的关键是要将所有的系杆都参与到三维建模之中。 因为
如果像钢结构二维建模一样， 受力构件只是刚架的话， 膜面经向的预张力无法抵消， 不仅如
此，还会造成膜面过大而预张力不足， 导致膜面松弛； 过于提高预张力还会导致最大主应力
超限造成膜面拉破。 本案例初步设计进行对比发现， 同样的刚架， 在去掉跨内系杆建模的情
况下， 膜面未通过验算的比率高达 12%，而未通过的原因是膜面松弛， 在中间跨系杆参与膜
结构的边界支承的情况下，膜面共有 8 个单元出现松弛，占总面积的 %。所以，改变支
座支承条件可以改变膜面的受力情况。