021-54787089

荷載效應分析 

北京地區，基本雪壓為0.4kN/m2，基本風(fēng)壓為0.45kN/m2，風(fēng)振系數取1.2，體型系數采用封閉式落地拱形屋面，考慮了沿建筑縱向及橫向兩種風(fēng)向。

由于雪荷載作用方向向下，抵消了一部分充氣壓力，膜面張力減小，從而降低了膜結構的剛度。因此，一般情況下空氣支承式膜結構在暴雪來(lái)臨之前，需要提高充氣壓力至最大工作內壓，本項目取650pa。而風(fēng)荷載在結構大部分區域產(chǎn)生負壓，作用方向向上，荷載效應與充氣壓力效應一致，膜面張力疊加。因此，一般情況下空氣支承式膜結構在強風(fēng)來(lái)臨之前雖然也需要提高充氣壓力，增加膜結構剛度，避免結構過(guò)大變形，但是不需要提高至最大工作內壓，本項目取500pa。

荷載組合如下：(1) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最小工作內壓200pa(2) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最大工作內壓650pa(3) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風(fēng)工作內壓500pa(4) 1.20 恒載+1.0初始預張力+1.0最大工作內壓650pa + 1.40活載工況（雪荷載）(5) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風(fēng)工作內壓500pa + 1.40風(fēng)載工況（縱向風(fēng)）(6) 1.00 恒載+1.0初始預張力+1.0強風(fēng)工作內壓500pa + 1.40風(fēng)載工況（橫向風(fēng)） 

雪荷載作用下膜張力分布，縱風(fēng)向作用下膜張力分布，橫風(fēng)向作用下膜張力分布?？梢钥闯?，平面形狀為矩形的氣承式膜結構在荷載作用下角部應力較小、中央部分應力較大。但這個(gè)項目有點(diǎn)特殊，因為在膜結構一端與服務(wù)裙房相聯(lián)接，所以在聯(lián)接的角部應力較大。這也是在節點(diǎn)設計時(shí)應該注意的地方。本項目采用P類(lèi)膜材，型號為8028，其抗拉強度為458 daN/5cm，厚度0.8mm。經(jīng)過(guò)單位換算，其對應的膜材抗拉強度設計值為22.9MPa。最大膜應力為19.3MPa，滿(mǎn)足設計強度。

為雪荷載作用下膜結構的變形圖，橫風(fēng)向作用下膜結構的變形圖，縱風(fēng)向作用下膜結構的變形圖。取的是結構對稱(chēng)軸上的一組節點(diǎn)繪制成的變形圖，實(shí)線(xiàn)為變形后的曲線(xiàn)，點(diǎn)劃線(xiàn)為變形前的曲線(xiàn)?？梢钥闯?，變形規律與拱類(lèi)似。

在雪荷載作用下，頂部變形量最大，達535mm，為跨度的1/60。在橫向風(fēng)作用下，迎風(fēng)面變形最大為1355mm。目前國內還沒(méi)有相應的規范對此作出規定，故本項目以考查在雪荷載作用下不出現積雪凹坑為設計準則。

氣承式膜結構，無(wú)論是在初始狀態(tài)、還是在受荷狀態(tài)，膜面始終為張力狀態(tài)。因此膜結構對支座的反力始終斜向上，不會(huì )產(chǎn)生壓力。

本項目經(jīng)過(guò)計算統計，膜結構反力的包絡(luò )結果是：結構縱向長(cháng)邊，均布線(xiàn)荷載 Py=8.0KN/m、Pz=15.0KN/m；結構橫向短邊，均布線(xiàn)荷載 Py=4.0KN/m、Pz=10.0KN/m；結構橫向短邊與裙房連接處，均布線(xiàn)荷載 Py=4.0KN/m、Pz=10.0KN/m。

可以看出，氣承式膜結構的支座反力較小，這也正是這種類(lèi)型的膜結構在某些情況下（例如場(chǎng)地條件苛刻、樓頂加層、短時(shí)應用等等）被采用，所具有的一個(gè)巨大優(yōu)勢。