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充電樁膜結構設計過程的簡述

  通常建筑物的結構,其形狀往往是由建筑師確定的,但充電樁膜結構類建筑則不同,它的變形比普通的結構要大些,并且膜結構的形狀是在施工的過程之中逐步構成的,有個形狀待確定的問題,需結構工程師來參與。為尋求合理美觀的幾何外形,這個過程通過計算機的幾次迭代,就可確定膜結構初始的形狀。膜結構因其較強的材料非線性、幾何非線性、風敏銳性和大變形效應而有別于一般結構,一個典型的膜結構設計過程主要分為:找形分析、荷載分析、裁剪分析三項步驟:

  1、找形分析:

  找形分析的主要內容是尋找并確定一個滿足膜內力平衡條件、與設計者期望形狀相近的曲面。

  充電樁膜結構找形分析又多種理論及方法,早期,人們用肥皂膜法和物理模型法隨著理論研究的深入和計算機的應用,找形方法越來越多,目前,較為成熟的方法主要有:有限元法、力密度法、等應力法和動力松弛法。

  2、荷載分析:

  荷載分析主要是由找形確定的曲面形式于各外荷載作用下其變形、膜內力的求解,從而進行安全性評價和結構選材選型。這一過程主要包含結構靜力分析和和風動力分析。

  目前,較為成熟的靜力分析方法主要是非線性有限元法,非線性有限元法理論考慮了幾何非線性與皺折影響,把膜材當成各向異性的彈性材料,所得結果基本滿足工程需要。風動力分析由于屋面形態的百般變化,體型系數較難明確,大部分安全系數高的結構都需經風洞實驗才能確定。

  3、裁剪分析:

  裁剪分析是充電樁膜結構設計之中的一個關鍵步驟,就是在考慮預應力的施加分區、膜材的性能、幅寬及單元的剖分策略的前提下,尋找適合的裁剪線位置及其分布,確定裁剪式樣,計算二維膜材的裁剪下料圖的整個過程。裁剪分析方法主要有:物理模型法、幾何模型法、平衡模型法。

充電樁膜結構設計過程的簡述

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