在膜结构的裁剪设计中预应力和徐变的处理

在膜结构的裁剪设计中预应力和徐变的处理

 预应力处理

1. 预应力定义：预应力是指在膜结构张拉成形前，膜材内部已经存在的应力状态。这种应力是由于膜材在裁剪和安装过程中被拉伸而产生的。

2. 影响：由于预应力的存在，膜材在张拉成形时会发生面积增大。这是因为膜材在弹性范围内被拉伸，其面积会相应增加。相反，如果释放预应力，膜材会收缩回其原始尺寸。

3. 处理方法：为了准确预测和控制膜面的最终形状，需要在裁剪设计阶段就考虑预应力的影响。这通常通过模拟膜材在无应力状态下的平面剖分，并考虑张拉后由于预应力导致的面积增大来进行。具体来说，可以使用平面变温热胀冷缩的原理来模拟这一过程，从而确定膜材的收缩量，并在裁剪图中进行相应的调整。

 徐变处理

1. 徐变定义：徐变是指材料在持续应力作用下，随时间发生的缓慢而持久的变形。对于膜材来说，徐变会导致膜面在长期使用过程中逐渐改变形状。

2. 影响：不同的膜材在相同的初应力下，其徐变量是不同的。这意味着在膜结构的设计中，必须考虑所选膜材的徐变特性，以确保结构的长期稳定性和安全性。

3. 处理方法：为了准确预测和控制膜材的徐变量，通常需要进行模型试验。这些试验可以确定膜材在初应力状态下经向和纬向的徐变量，并得出徐变量与试验膜材的百分比关系。在裁剪设计阶段，应根据这些试验结果从平面裁剪图中扣除相应的徐变量，以得到最终的裁剪图。

在膜结构的裁剪设计中，必须综合考虑预应力和徐变的影响。通过模拟预应力导致的膜材面积增大和进行模型试验确定徐变量，可以在裁剪图中进行相应的调整，从而确保膜结构在张拉成形后能够保持预期的形状和稳定性。这种精确的计算和调整是膜结构设计与施工成功的关键。

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