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膜结构国内外研究现状与水平

时间:2019-07-28 11:23来源:毕业论文
国内研究现状与世界先进水平相比,中国膜结构的发展还存在着较大的差距。一种新结构的产生与壮大,必须首先会设计并建立一定的理论基础。膜结构的设计计算有一定的难度,要考

国内研究现状与世界先进水平相比,中国膜结构的发展还存在着较大的差距。一种新结构的产生与壮大,必须首先会设计并建立一定的理论基础。膜结构的设计计算有一定的难度,要考虑非线性分析、形状确定以及裁剪等问题,除了理论与试验研究外,还要有实用的计算机程序。日前在中国还没有专门的膜结构设汁队伍,而一般设计部门对膜结构也知之甚少。从七八十年代开始,已经有一些研究单位和高等学校对膜结构进行研究,曾进行了膜材的力学特性试验、膜结构的初始形状确定、非线性静力分析、剪裁分析及试验研究等[3]。应该说,中国在膜结构的派发上已建立了一定的技术储备,但问题是科研部门与生产实践部门还缺少紧密的联系,研究成果也很少被直接应用在生产实践上,并缺乏实用性。致使一些搞膜结构理论研究的硕士、博士在毕业后改行,放弃膜结构的研究工作,非常可惜。37606
近几年来国内的学者在理论研究、工程实践方面也做了不少工作。同济大学江锡虎、谢步瀛等人通过选取三结点常应变应力三角膜单元,考虑膜材的小应变、大变形几何非线性特征,采用更新的拉格朗日增量表达式,在考虑充气膜结构物理和几何条件的基础上,构造了气膜结构的非线性有限元分析基本方程,给出了对应的非线性方程组解法,同时对充气膜结构全过程进行分析并对其造型进行了技术研究;张茂功等人采用正位试验的方法,对整体充气帐篷及充气梁进行了足尺试验研究,对结构荷载——位移的全过程进行跟踪,并同时结合非线性有限元理论分析,探讨了充气结构的受力机理、失稳现象及破坏机理,得出结构的极限承载力,提出了结构的初步设计方法;龚景海等人对充气膜结构进行了找形及荷载分析;李士民根据杆件惯性的概念对气膜结构的充气过程进行分析模拟,对充气膜结构充气过程进行了计算机仿真;吴明儿、张其林等人基于几何非线性有限元理论,推导出气膜结构膜单元与索单元的非线性刚度矩阵,同时建立了充气膜结构找形计算的平衡方程;张其林、王珏等人对充气膜结构的设计方法与成形过程进行了分析[4]。 源`自^六;维'论.文;网www.lwfree.cn
中国矿业大学的朱国庆教授利用FDS软件对一充气膜煤棚进行数值模拟,以性能化防火设计为基础,从人员安全疏散角度出发,分析了不同火源位置时结构内部的烟气流动特性,包括烟气层温度、CO浓度及烟气能见度,并对人员能否安全撤离作出判断[5]。    论文网
在工程建设方面,相比较张拉膜结构这几年迅猛的发展势头,充气膜结构则相对少的多。不过我国的工程设计和施工人员还是下了一番苦功夫的,由我国自行设计与安装的充气膜结构工程,虽然开始规模不大,随后向大面积、大跨度的建筑发展,为我国的充气膜结构应用和发展开辟了光明的前途[6]。1995年在北京顺义和鞍山相继建造了两个气承式窄气游泳馆,其平面为30m×36m,建筑面积1075m2,顶点高12m,膜材选用国产高强度涤纶织物涂敷PVC。之后的天津市规划展览馆的单层充气膜结构、深圳龙岗商业中心的椭圆形充氦气膜结构,奥运会游泳场馆水立方项目等,都采用了充气膜结构的型式。
在农业科技领域,双层充气膜温室是也是一个较好的例子。双层充气膜温室通过用充气泵给两层薄膜之间充入一定量的空气,使温室内外形成一层隔热层,从而在温室内形成一个小环境,将温湿度控制在一定范围内,保证作物正常生长。
国外研究现状
目前国外关于充气膜结构在火灾应用当中的研究也较为广泛。英国工程师W.Lanchester(1917)在他的专利中首次提到了充气膜结构形式,他成功地提出了利用这种结构形式作为野战医院的设想;1938 年他再次在论文中提出将充气膜结构应用到大跨度空间结构中,如飞机库,运动场等,但是由于当时的材料及技术的原因,Lancheste 最终没能实现自己的设计;二战期间,美国工程师Herbert Stevens 在Lancheste 的影响下于1942 成功年设计了一款充气式气艇;二十世纪四十年代末,Walter Bird 建造设计了许多充气膜结构,主要结构形式为圆筒状或者球形,其中上文介绍的多谱勒雷达穹顶就是其中的一个典型的代表;1962年Frei Otto 在他的著作《拉力结构》中提出了许多新颖的充气膜结构形式,并对其进行了较为详细的总结;1970 年日本大阪世界博览会为充气膜结构的发展提供了契机,会上展示的由川口卫设计的日本富士馆,Geiger 及Bird 设计的美国馆、广岛巨浪馆等充气结构,极大的提高了人们对这种新型结构的认识。从此之后,许多类似的大空间充气膜结构在南美国家应运而生,如温哥华的BC Place Stadium[4]。 膜结构国内外研究现状与水平:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190728/36408.html
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