| 材质钢及合金结构钢 | 使用范围大跨度的体育场馆 |
| 产品类别膜结构 | 产地广州 |
| 品牌100 | 钢板厚度12mm |
| 规格12432 | 钢型号Q235 |
| 每平米用钢量100 | 活动类型新品 |
| 特殊用途抗压强大 |
荷载效应分析
北京地区，基本雪压为0.4kn/m2，基本风压为0.45kn/m2，风振系数取1.2，体型系数采用封闭式落地拱形屋面，考虑了沿建筑纵向及横向两种风向。
由于雪荷载作用方向向下，抵消了一部分充气压力，膜面张力减小，从而降低了膜结构的刚度。因此，一般情况下空气支承式膜结构在暴雪来临之前，需要提高充气压力至工作内压，本项目取650pa。而风荷载在结构大部分区域产生负压，作用方向向上，荷载效应与充气压力效应一致，膜面张力叠加。因此，一般情况下空气支承式膜结构在强风来临之前虽然也需要提高充气压力，增加膜结构刚度，避免结构过大变形，但是不需要提高至工作内压，本项目取500pa。
荷载组合如下：(1) 1.20 恒载+1.0初始预张力+1.0***小工作内压200pa(2) 1.20 恒载+1.0初始预张力+1.0工作内压650pa(3) 1.00 恒载+1.0初始预张力+1.0强风工作内压500pa(4) 1.20 恒载+1.0初始预张力+1.0工作内压650pa + 1.40活载工况（雪荷载）(5) 1.00 恒载+1.0初始预张力+1.0强风工作内压500pa + 1.40风载工况（纵向风）(6) 1.00 恒载+1.0初始预张力+1.0强风工作内压500pa + 1.40风载工况（横向风）
雪荷载作用下膜张力分布，纵风向作用下膜张力分布，横风向作用下膜张力分布。可以看出，平面形状为矩形的气承式膜结构在荷载作用下角部应力较小、中央部分应力较大。但这个项目有点特殊，因为在膜结构一端与服务裙房相联接，所以在联接的角部应力较大。这也是在节点设计时应该注意的地方。本项目采用p类膜材，型号为8028，其抗拉强度为458 dan/5cm，厚度0.8mm。经过单位换算，其对应的膜材抗拉强度设计值为22.9mpa。膜应力为19.3mpa，满足设计强度。
为雪荷载作用下膜结构的变形图，横风向作用下膜结构的变形图，纵风向作用下膜结构的变形图。取的是结构对称轴上的一组节点绘制成的变形图，实线为变形后的曲线，点划线为变形前的曲线。可以看出，变形规律与拱类似。
在雪荷载作用下，顶部变形量，达535mm，为跨度的1/60。在横向风作用下，迎风面变形为1355mm。目前国内还没有相应的规范对此作出规定，故本项目以考查在雪荷载作用下不出现积雪凹坑为设计准则。
气承式膜结构，无论是在初始状态、还是在受荷状态，膜面始终为张力状态。因此膜结构对支座的反力始终斜向上，不会产生压力。
本项目经过计算统计，膜结构反力的包络结果是：结构纵向长边，均布线荷载 py=8.0kn/m、pz=15.0kn/m；结构横向短边，均布线荷载 py=4.0kn/m、pz=10.0kn/m；结构横向短边与裙房连接处，均布线荷载 py=4.0kn/m、pz=10.0kn/m。
可以看出，气承式膜结构的支座反力较小，这也正是这种类型的膜结构在某些情况下（例如场地条件苛刻、楼顶加层、短时应用等等）被采用，所具有的一个巨大优势。
膜结构建筑的结构计算通常由计算机完成,其复杂型体的整体空间作用和繁杂的抗风计算是从事一般建筑结构设计的工程师难以完成的 。国外 各大从事膜结构建筑设计和安装的专业公司,都各自开发了大型的专业软件,但为了控制市场都严格保密。目前国内已经出现的诸如上海八万人体育场等少数膜结构建筑,也都是外国公司设计的。我国自行设计的大型膜结构还很少,国内也尚无成熟的理论计算方法及相应的计算设计程序,制约了膜结构在我国的发展、应用与研究。
传统膜结构的设计主要包括体形设计、找形分 析、荷载分析、裁剪分析等。
体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量,确定各控制点的坐标、结构形式,选用膜材和施工方案。找形分析又称为初始形态分析,主要是寻找并确定一个既满足膜内力平衡条件又接近设计者预想造型的曲面。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度,抗剪强度也很差,因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预张应力来提高,对膜结构而言,任何时候不存在无应力状态,因此膜曲面形状***终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。膜结构的荷载一般是风载和雪载,荷载作用下膜材料的变形较大,要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行;荷载分析的另一个目的是确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少,要求施加初始张应力满足***不利荷载作用下应力不致减少到零,即不出现皱褶。剪裁分析是在预应力状态下的曲面形体上寻求合理的裁剪线位置及其分布,然后按照一定的方法将三维曲面展开为二维平面。膜材料轻柔、自振频率很低,风荷载作用下极易产生风振,导致膜材料破坏,如果初始预应力施加过高,膜材徐变加大,易老化且强度储备少,对受力构件强度要求也高,增加施工安装难度。
初始预应力要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的膜结构通常为三维不可展空间曲面,如何通过二维材料的裁剪,张拉形成所需要的三维空间曲面,是整个膜结构工程中的关键问题,是裁剪分析的主要内容。
施工时,应根据膜面的尺寸和施工场地的条件,认真确定膜材的结合位置,以及膜材的捆包、搬运和展开。
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