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充气膜结构国内外研究现状综述

时间:2019-08-02 13:01来源:毕业论文
从上个世纪六十年代以来,充气膜结构开始迅速发展,世界各地渐渐的出现了许多的充气膜结构,而此时,与充气膜结构性能相关的研究也多了起来。学者们对空间充气膜结构激发起了

从上个世纪六十年代以来,充气膜结构开始迅速发展,世界各地渐渐的出现了许多的充气膜结构,而此时,与充气膜结构性能相关的研究也多了起来。学者们对空间充气膜结构激发起了浓厚的兴趣[3]。上个世纪60年代到80年代中期,气承式充气膜结构得到了快速的发展。最初的气承式膜结构的很高,外部形状为球面 。英国工程师W.Lanchester1917年在他的专利里首次提到了充气膜结构形式设想;二战期间,美国工程师Herbert Stevens ,在Lancheste 的影响下,于1942 成功的设计了一种充气式气艇;1946年,美国的W •勃德(Walter Bird)首次造成了一座充气穹顶,其直径为15米,膜材料是尼龙纤维布,后用于美国军方的雷达防护罩(Rader Dome)[4];1962年德国的F •奥托在他的著作《拉力结构》里提出了许多关于充气膜结构新颖的形式,并且对其进行了一个较为详细的总结;1970 年日本的大阪世界博览会,成为充气膜结构的发展的一个契机,川口卫设计的日本富士馆和Geiger 及Bird 设计的美国馆以及广岛巨浪馆等充气结构,都极大的提高了人们对这种新结构的认识。37711
日本、美国和英国在充气膜结构的研究方面起步较早,从二十世纪七十年代以来,美国建造了一批充气膜结构体育馆,其跨度在138m-235m 左右,但是这种新颖的结构也容易出现一些问题,例如气压控制系统不稳当、意外漏气等。日本将充气膜结构与索穹的技术相互结合,建造了巨大跨度的结构来作为市民运动场。论文网

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充气膜结构动力分析研究这一方面目前还不是十分成熟,由于结构在风载的作用下反应强烈、风的作用也非常敏感,风振动力响应分析则成为了研究的热点问题。风振动力响应的分析是一个非线性随机振动的问题,至今在理论上仍然存在很多问题尚没有得到很好的解决,因为它的计算周期长,费用大而且研究难度很高 。膜结构刚度小、自重轻而且自振频率低,这对地震荷载具有十分良好的适用性,从而使得充气膜结构在地震方面的研究目前没那么突出。
尽管充气膜结构已经具有了上述的诸多优点,但是目前充气膜结构应用在国内还是相当的有限。制约其发展应用的原因主要有以下两方面:一方面是长期以来,在我们的观念里,会把这种气膜结构定义为是临时性建筑,比如帐篷,极少在实际工程中采用。另一方面,则是目前国内对这一结构的研究较少,与国外相比起步较晚,同世界的先进水平有很大的差距,并且建筑技术也不是很成熟,现仍处于摸索的阶段。与气膜结构相关的技术知识暂还没有普及,也没有相关的标准和规范来作为设计与施工的依据。
近几年,国内的学者在理论和工程实践两方面也做了极大工作。同济大学的江锡虎、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;张其林、王珏一些学者对充气膜结构设计的方法及成形的过程进行了详细的分析[5]。随着 “水立方”的外形体系采用充气膜结构形式的中标方案确立,充气膜结构在我国已更广泛地被运用到各类工程实践中去[6]。总的来说,国内充气膜结构理论虽然其起步较晚,但是起点较高,其发展较快,已经达到了实用化水平。 源`自^六;维'论.文;网www.lwfree.cn
随着充气膜结构建筑出现的同时,大空间建筑火灾烟气运动已成为学者们重点研究的对象。WN Brooks 通过与NFPA92B中推荐方法的进行分析和比较,并结合实际得出了关于烟气层高度的计算方法[7]。在国内,就大型地下商场火灾烟气特性方面,天津消防科学研究所和四川科学研究所对其进行了专题的研究。其中四川科学研究所的主要研究方向为火灾发生过程中,生成烟气的各组成部分的比例。四川消防所通过对烟气中〖CO〗_2 、CO和O_2等气体的烟气成分分析,假定不同的设计参数,研究了不同情况下烟气的流动情况。天津消防研究所则是利用现代电子科技,通过建立模型,用计算机模拟出各个场景,为火灾中人员疏散提出合理方案,并评估建筑的防火性能[8~9]。 充气膜结构国内外研究现状综述:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190802/36546.html
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