支承鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支承鋼結(jié)構(gòu)在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。支承鋼結(jié)構(gòu)的作用可概括為以下三個(gè)方面：①為膜結(jié)構(gòu)提供一系列高低錯(cuò)落的支承點(diǎn)（邊界）或懸吊點(diǎn)，以維持膜結(jié)構(gòu)曲面的穩(wěn)定；②將膜面內(nèi)拉力轉(zhuǎn)化為壓力傳至地基基礎(chǔ)；③支承鋼結(jié)構(gòu)的剛勁挺拔與膜的靈動(dòng)飄逸間形成鮮明對比，增強(qiáng)建筑整體表現(xiàn)力。

A.1 支承鋼結(jié)構(gòu)的主要形式 

根據(jù)支承位置的不同，支承鋼結(jié)構(gòu)可分為邊緣支承和內(nèi)部支承兩大類。邊緣支承的形式主要有以鋼等剛性構(gòu)件支承以及索等柔性構(gòu)件支撐兩種，內(nèi)部支承的形式主要有：利用鋼索將膜內(nèi)高點(diǎn)懸吊于外部剛性結(jié)構(gòu)上；在結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過桅桿支承；利用飛柱頂升。 部分內(nèi)部支承實(shí)例。；若內(nèi)部利用拱形圓鋼管張為膜的支承，則形成骨架支承式膜結(jié)構(gòu)，一骨架支承式膜結(jié)構(gòu)實(shí)例

A.2膜結(jié)構(gòu)支承體系的選擇與布置取決于膜面的形狀和結(jié)構(gòu)尺度。支承體系的布置應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求，并盡可能做到自平衡和自適應(yīng)。自平衡是指支承體系能最大限度地平衡膜面內(nèi)的張力，以減小張力對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響；自適應(yīng)是指支承體系能較好地適應(yīng)膜結(jié)構(gòu)大變形的特點(diǎn)，有一定的自由度和調(diào)節(jié)余量。支承鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析宜考慮與膜面張力的共同作用。結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件的穩(wěn)定分析與截面設(shè)計(jì)按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。對于剛性邊界膜結(jié)構(gòu)，要特別注意對構(gòu)件剛度的控制，以免因邊界支承構(gòu)件的變形而導(dǎo)致膜面無法張拉到位造成膜面松弛。 

A.3 桅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

桅桿是膜結(jié)構(gòu)支承體系中最為常見的結(jié)構(gòu)形式。桅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括三部分：柱身設(shè)計(jì)、柱頭設(shè)計(jì)和柱腳設(shè)計(jì)。其中，柱身設(shè)計(jì)與普通的鋼結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)基本相同， 以下主要介紹柱頭和柱腳的設(shè)計(jì)。

(1) 柱頭設(shè)計(jì)

桅桿頂部與膜連接處的節(jié)點(diǎn)可做成浮動(dòng)式或固定式。浮動(dòng)式節(jié)點(diǎn)的浮動(dòng)環(huán)在不平衡力作用下會(huì)發(fā)生左右擺動(dòng)，使桅桿兩側(cè)的荷載作用趨于平衡，從而降低了桅桿頂部的水平位移，并可避免此處膜面出現(xiàn)褶皺。當(dāng)桅桿承受的非對稱荷載較大時(shí)，宜采用浮動(dòng)式節(jié)點(diǎn)。拉索與桅桿頂部可通過索端連接件與桅桿頂部的鋼板相連接。膜往往通過螺栓或卡具錨固在頂部圓環(huán)或圓鋼板上。此部位的膜面積急劇減小同時(shí)荷載又很大，應(yīng)采用加強(qiáng)層對頂部的膜進(jìn)行加強(qiáng)。在桅桿頂部通常設(shè)有金屬帽，兼具防水和美觀功能。傘形膜結(jié)構(gòu)可采用頂升傘帽的方式來施加預(yù)張力，此時(shí)的柱頂應(yīng)設(shè)計(jì)為

(2) 柱腳設(shè)計(jì)

桅桿柱腳可設(shè)計(jì)成雙向及三向鉸接節(jié)點(diǎn)或剛接節(jié)點(diǎn)。當(dāng)柱頂?shù)牟黄胶馑胶奢d較大時(shí)，宜采用鉸接連接， 以避免因彎矩的作用而使桅桿截面過大，且可以通過桅桿頂部的微小擺動(dòng)來調(diào)整膜面的內(nèi)力分布，避免出現(xiàn)局部應(yīng)力過大或出現(xiàn)局部褶皺。需要注意的是，當(dāng)采用鉸接節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采取必要的措施對桅桿進(jìn)行拉結(jié)，避免萬一膜材破損導(dǎo)致桅桿倒塌。

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