體育場膜結(jié)構(gòu)看臺作為替代傳統(tǒng)看臺的新型建筑,具有輕便、美觀、搭建快捷等優(yōu)點,而對于消費(fèi)者而言,膜結(jié)構(gòu)看臺的牢固程度和使用壽命更加重要,尤其是大跨度的看臺在較為空曠的場地中,能否經(jīng)得住強(qiáng)風(fēng)的侵蝕顯得十分重要,畢竟膜結(jié)構(gòu)的膜材較水泥混凝土實在太輕,很容易因為風(fēng)力作用出現(xiàn)破損,而想要保證體育場膜結(jié)構(gòu)看臺抗風(fēng)的能力,設(shè)計環(huán)節(jié)十分重要。陜西膜結(jié)構(gòu)看臺
一、膜結(jié)構(gòu)看臺受風(fēng)破損的原因
1、空氣作用導(dǎo)致膜材振動
當(dāng)風(fēng)繞過膜結(jié)構(gòu)時,會產(chǎn)生旋渦和氣流的分離,形成復(fù)雜的空氣作用力。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)剛度較大時,整體結(jié)構(gòu)保持靜止不動;當(dāng)膜結(jié)構(gòu)剛度較小時,結(jié)構(gòu)震動收到激發(fā),這時空氣力產(chǎn)生動力作用,而動力作用可能激發(fā)風(fēng)致振動。
此外長拉索因風(fēng)雨作用也會產(chǎn)生較大幅度的振動,而膜結(jié)構(gòu)自重輕、剛度小、自振頻率低,是一種典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),特別是膜結(jié)構(gòu)看臺這種有懸挑、體型變異較大的膜結(jié)構(gòu),這時風(fēng)的動力作用不容忽視。
2、膜面抗撕裂強(qiáng)度低
膜面撕裂是在強(qiáng)風(fēng)、暴雪、驟雨等惡劣天氣下常易發(fā)生的一種破損現(xiàn)象。其主要原因是膜材雖具有較高的抗拉強(qiáng)度,足以承受經(jīng)緯向所承受的張力,但其抗撕裂強(qiáng)度低,因此他們在撕裂方向的損遠(yuǎn)比直接受到拉伸的損壞嚴(yán)重得多。如果膜面由于局部應(yīng)力集中略有破損,迅疾轉(zhuǎn)變?yōu)樗毫蚜Φ淖饔茫饾u或瞬間切斷一根或數(shù)根織物纖維后發(fā)生撕裂現(xiàn)象。
3、膜結(jié)構(gòu)看臺安裝不達(dá)標(biāo)
(1)由于膜面過于扁平、預(yù)張力施加不到位或膜材徐變導(dǎo)致膜面松弛等原因都有可能使膜面整體剛度降低,在強(qiáng)風(fēng)作用下膜面出現(xiàn)大幅度的反復(fù)擺動,從而引起膜材的撕裂;
(2)連接松動、節(jié)點轉(zhuǎn)動受約束或邊索斷裂等也會造成膜材的撕裂;
(3)膜面形狀凹陷、膜材松弛引起的不均勻積雪、積水,施工過程中由于吊裝、張拉不當(dāng)而使膜面局部產(chǎn)生的應(yīng)力集中,施工、實用過程中利物穿刺膜面等,也可能導(dǎo)致膜面的撕裂。
二、膜結(jié)構(gòu)看臺的抗風(fēng)設(shè)計
1、風(fēng)洞模型試驗確定抗風(fēng)數(shù)據(jù)
在進(jìn)行體育場膜結(jié)構(gòu)看臺抗風(fēng)設(shè)計時,風(fēng)荷載往往是其主要控制荷載。在確定風(fēng)荷載標(biāo)值時,基本風(fēng)壓常根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》給出的當(dāng)?shù)?0年一遇的風(fēng)壓采用,而想要更準(zhǔn)確的確定膜結(jié)構(gòu)看臺表面的風(fēng)壓分布系數(shù),只有依賴于風(fēng)洞模型試驗。
在做風(fēng)洞試驗時,應(yīng)對風(fēng)的速度剖面、自然風(fēng)湍流、雷諾效應(yīng)等進(jìn)行較準(zhǔn)確的模擬。由于膜結(jié)構(gòu)看臺屬輕型結(jié)構(gòu),在風(fēng)載作用下呈強(qiáng)幾何非線性,受特征湍流影響大,風(fēng)與結(jié)構(gòu)的耦合作用不可忽略,所以有條件時應(yīng)進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)氣彈模型試驗,以獲得更符合實際情況的風(fēng)振特性、風(fēng)壓分布資料。
2、抗風(fēng)設(shè)計考慮因素
(1)設(shè)計時應(yīng)考慮當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一臨界值時,膜結(jié)構(gòu)看臺的振幅不斷增大直至結(jié)構(gòu)毀壞的自激振動(顫振等),同時還應(yīng)考慮低風(fēng)速時所產(chǎn)生的限幅振動(渦激共振、抖振等);
(2)設(shè)計中應(yīng)通過找形分析使膜面處于常受拉狀態(tài),以增強(qiáng)膜面的抗風(fēng)強(qiáng)度;陜西膜結(jié)構(gòu)看臺
(3)進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)看臺設(shè)計時,為考慮風(fēng)荷載的動力效應(yīng),在確定風(fēng)荷載標(biāo)值的同時,還應(yīng)考慮風(fēng)振系數(shù);
(4)安裝中通過對膜面施加預(yù)張力,使膜面在給定幾何形狀和邊界條件下張緊,從而獲得抵抗外荷載的能力。
體育場膜結(jié)構(gòu)看臺抗風(fēng)設(shè)計,是 其在強(qiáng)風(fēng)作用下仍然保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素,除此之外,正確的安裝也是避免膜材因較小風(fēng)力便破損的重要因素,所以想要看臺更加牢固,就需要從設(shè)計開始,嚴(yán)格執(zhí)行一些列膜材的抗風(fēng)和保護(hù)措施。