膜結(jié)構(gòu)裁剪設(shè)計(jì)的目的及一般原則
信息來(lái)源：www.szdebang.cn 發(fā)表時(shí)間：[2015-4-13 16:53:47]
膜結(jié)構(gòu)加工制作階段的工作內(nèi)容，包括裁剪設(shè)計(jì)的原則、裁剪方法、膜材的連接、裁剪下料圖及加工圖、膜面加工制作的工序與質(zhì)量要求等。
關(guān)鍵詞：膜結(jié)構(gòu)、裁剪、應(yīng) 變補(bǔ)償、連接、加工除找形外，膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一大特點(diǎn)是需要進(jìn)行裁剪設(shè)計(jì)，即在完成找形、荷載分析和構(gòu)件設(shè)計(jì)（含膜材、索、支 承鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等）并獲批準(zhǔn)后，要購(gòu)買(mǎi)膜材料，進(jìn)行裁剪設(shè)計(jì)，加工制作膜面。本文將就膜結(jié)構(gòu)加工制作階段的工作內(nèi)容，如裁剪設(shè)計(jì)的原則、裁剪方法、膜材連 接方法與接縫設(shè)計(jì)、裁剪加工圖、膜面制作工序與質(zhì)量要求等，展開(kāi)論述。
膜結(jié)構(gòu)裁剪設(shè)計(jì)的目的及一般原則
1. 裁剪設(shè)計(jì)的目的
膜結(jié)構(gòu)建成后的膜面是預(yù)應(yīng)力作用下的空間曲面。裁剪設(shè)計(jì)（或者 稱裁剪分析）的目的是用無(wú)應(yīng)力、平面狀態(tài)并有幅寬限制的膜材（卷材）去制作膜面，使這個(gè)膜面在張拉后符合找形所得的形狀和應(yīng)力分布，且膜面接縫布置美觀， 膜材用料節(jié)省。
2. 裁剪設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟
膜結(jié)構(gòu)裁剪設(shè)計(jì)的內(nèi)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(gè)空間膜條；
（2）將空間膜條展開(kāi)為 平面膜片；
（3）釋放預(yù)應(yīng)力，對(duì)平面膜片進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償（即考慮預(yù)應(yīng)力釋放后膜材的彈性回縮）；
（4）根據(jù)以上結(jié)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，也就是裁剪片與裁剪片拼接時(shí)的接縫。
裁剪線的布置應(yīng)遵循以下原則：
（1）美觀，有良好的視覺(jué)效果；
（2） 受力性能良好，通常將裁剪線布置成與膜材的經(jīng)向一致，沿膜面主應(yīng)力方向；
（3）便于加工，避免裁剪線過(guò)于集中，以方便邊角處理；
（4）節(jié)省，即節(jié)省膜材且 使接縫總長(zhǎng)度盡可能地短。
通常，裁剪線的方向就是膜材的經(jīng)向，即膜材的長(zhǎng)度方向。習(xí)慣上，圓錐形（傘形）膜面的裁剪線按經(jīng)向布置，馬鞍形膜面的裁剪線沿平行于高點(diǎn)對(duì)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(jié)構(gòu)，裁剪線多平行于邊界支承構(gòu)件，如圖1 所示。設(shè)計(jì)實(shí)際工程時(shí)，不要墨守陳規(guī)。適度地改變習(xí)慣做法，有時(shí)會(huì)收到意想不到的新奇效果。
4. 裁剪的應(yīng)變補(bǔ)償
膜材裁剪時(shí)的應(yīng)變補(bǔ)償值（預(yù)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(yīng)力水平、裁剪片的形狀及材料經(jīng)緯方向、 結(jié)構(gòu)尺度及支承方式、膜面熱合時(shí)的收縮情況、成型時(shí)的張拉難易程度等等。應(yīng)變補(bǔ)償常以補(bǔ)償率的形式實(shí)施。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，需根據(jù)膜材在特定應(yīng)力比及應(yīng)力水平下的 雙軸拉伸試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合上述諸因素綜合確定應(yīng)變補(bǔ)償率。 需要注意的是，膜材經(jīng)、緯向的應(yīng)變補(bǔ)償率通常是不同的，且不同的應(yīng)力分區(qū)也應(yīng)采用不同的補(bǔ)償率。大體上來(lái)說(shuō)，常用聚氯乙烯（PVC ）涂層覆蓋聚酯織物的應(yīng)變補(bǔ)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(yīng)變補(bǔ)償率經(jīng)向?yàn)?.5% 至1.0% ，緯向在1.0% 至3.0%之間。
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