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鋼膜結構看似簡單,但要設計好卻很不容易。由于膜結構可以充分發(fā)揮材料的強度,具有很高的結構效率,尤其適合于大跨度的空間結構,它還以其優(yōu)美的體形經常出現(xiàn)于中小跨度的建筑乃至建筑小品中,因此建筑師、結構師對于鋼膜結構的青睞由來已久。鋼結構的設計(除疲勞計算外)采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法,用分項系數(shù)的設計表達式進行計算。在膜結構施工過程中,出現(xiàn)比較普遍的問題是,客戶看到工程雛形后不滿意,臨時要求變更。承重鋼結構或構件應按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設計。
當我們想到膜結構時,它通常以帳篷的形式出現(xiàn),懸浮的建筑形式具有游牧和流動的形象。通常,它被認為是一種小規(guī)模的膜結構,可用于少數(shù)人的臨時住所。然而,由于材料,建筑和安裝技術的進步,現(xiàn)代帳篷可以是巨大的膜結構,可以用于許多不同的功能并且能夠容納從事多種活動的數(shù)千人。其曲面可以隨著建筑師的設計需要任意變化,結合整體環(huán)境,建造出標志性的形象工程。雖然通常是移動的或臨時的,但它也可以被設計成結構,具有與由更多和更重的材料構建的建筑物相似的壽命。
膜結構鋼材性能隨溫度變動而有所變化。總的趨勢是:溫度升高,鋼材強度降低,應變增大;反之,溫度降低,鋼材強度會略有增加,塑性和韌性卻會降低而變脆。在200℃以內鋼材性能沒有很大變化,430℃~540℃之間強度急劇下降,600℃時強度很低不能承擔荷載。但在250℃左右,鋼材的強度反而略有提高,同時塑性和韌性均下降,材料有轉脆的傾向,鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍色,稱為藍脆現(xiàn)象。鋼材應避免在藍脆溫度范圍內進行熱加工。臨時對正在進行的工程進行變更,對膜結構建設來說是非常范忌諱的。當溫度在260℃~320℃時,在應力持續(xù)不變的情況下,鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形,此種現(xiàn)象稱為徐變現(xiàn)象。當溫度從常溫開始下降,特別是在負溫度范圍內時,鋼材強度雖有提高,但其塑性和韌性降低,材料逐漸變脆,這種性質稱為低溫冷脆。
對于膜結構的安裝要考慮到天氣狀況,如條件比較惡劣,比如風力較大、雨水較多的時候應該停止施工,待惡劣天氣過后再重新進行。因為風力較大的話,膜面以及下面的支柱容易出現(xiàn)顫動,既影響施工 效果,也影響人員的安全。膜建筑工程中所有加工和制作均在工廠內完成,可減少現(xiàn)場施工時間,避免出現(xiàn)施工交叉,相對傳統(tǒng)建筑工程工期較短。而雨水較多也容易使雨水在膜面上堆積。對于已經施工好的膜面一定要采取保護措施,以免在進行其它工作的時候原有的工程受到損壞