由于膜結構是一種特殊的結構型式,節點設計亦較傳統鋼結構的節點設計有其自身的特點和要求,膜結構的節點設計滿足:
(1)結構上的要求:節點設計首先必須滿足結構受力要求,即強度足夠承受安裝、使用過程中可能出現的最大外力,并有一定的安全富余。節點必須具有足夠的穩定性,以保證節點和結構的安全。節點的柔性使節點具有可變形能力,使外力能夠順利的傳遞。此外,還要確保節點的超靜定性,防止一個方向局部破壞而導致整個結構發生連鎖式倒塌。
(2)施工上的要求:節點設計的精確與否直接影響到張拉膜結構的受力性能和施工質量。膜結構的膜材制作是在專用膜材料加工廠熱合加工而成,通過現場組裝預制構件(膜片、索等)而實現的。由于膜材的尺寸、及鋼索的長度都是事先嚴格下料計算的,因此節點的尺寸及位置的偏差將導致膜片或鋼索不能精確定位,從而會影響張拉體系的應力分布,使局部應力集中或有些地方出現應力松弛而產生褶皺,出現超張拉或張拉不足。這些都是應該極力避免的。為了保證張拉后的膜結構預應力分布達到所設計的應力分布狀態,節點必須定位準確,傳力途徑明確合理。為了便于工人施工操作,要求節點須有一定的工作空間確保施工質量。
(3)使用要求:節點在使用過程中應具有良好的耐久性,如抗腐蝕性、抗銹蝕性、水密性等,確保節點能夠有足夠的承載能力而不引起節點的破壞。如圖2所示。對于有排水功能的節點設計,如膜谷處設置的排水溝,要求節點有良好的防漏水、防漏雪性能。當使用階段出現節點局部損傷或輕微破壞時,應便于維護、加固。有些膜結構工程考慮膜材的徐變松弛,,則節點的設計應設置可調或可拆卸裝置,便于進二次張拉行。
(4)美觀:膜結構的一大特點就是造型優美、結構形式新穎飄逸。由于節點明顯可見,對整個結構的外觀影響至關重要。優秀的節點設計將對整個膜結構的外觀起畫龍點睛的作用。節點應力求精致、輕巧、簡潔,節點各構件間尺寸應符合比例協調,與整個結構及周邊環境和諧統一。
(5)經濟性:節點設計在考慮滿足上述各要求的同時考慮其經濟性,使節點設計趨于完善。設計節點時,應充分發揮各材料和構件的性能,避免節點繁冗、笨重。
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