膜结构设计的另一大特点是需要进行裁剪设计,即在完成找形、荷载分析和构件设计(含膜材、索、支承钢结构的设计等)并获批准后,要购买膜材料,进行裁剪设计,加工制作膜面。本文将就膜结构加工制作阶段的工作内容,如裁剪设计的原则、裁剪方法、膜材连接方法与接缝设计、裁剪加工图、膜面制作工序与质量要求等,展开论述。
1.膜结构裁剪设计的目的
膜结构建成后的膜面是预应力作用下的空间曲面。裁剪设计(或者称裁剪分析)的目的是用无应力、平面状态并有幅宽限制的膜材(卷材)去制作膜面,使这个膜面在张拉后符合找形所得的形状和应力分布,且膜面接缝布置美观,膜材用料节省。
2.裁剪设计的内容与步骤:
(1)在找形得到的空间膜面上布置裁剪线,将空间膜面划分成若干个空间膜条;
(2)将空间膜条展开为平面膜片;
(3)释放预应力,对平面膜片进行应变补偿(即考虑预应力释放后膜材的弹性回缩);
(4)根据以上结果,加上膜片接缝处及边角处都放量,得到平面裁剪片;给出膜材的下料图及膜面的加工图。
3.裁剪线的布置原则
裁剪线是指空间膜曲面上膜条与膜条之间的连接线,也就是裁剪片与裁剪片拼接时的接缝。裁剪线的布置应遵循以下原则:
(1)美观,有良好的视觉效果;
(2)受力性能良好,通常将裁剪线布置成与膜材的经向一致,沿膜面主应力方向;
(3)便于加工,避免裁剪线过于集中,以方便边角处理;
(4)节省,即节省膜材且使接缝总长度尽可能地短。 通常,裁剪线的方向就是膜材的经向,即膜材的长度方向。
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