充气膜结构的力学原理介绍

2022-07-21  来自: 长沙镕达建材有限公司 浏览次数:17

膜结构中,使用气压使膜发生张力,以此来反抗外力的结构,称为充气膜结构。依据充气膜结构力学性质的不同进行分类,可分为气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构。气承式充气膜结构车棚是把大面积的膜材周边固定,使用膜内外两侧的气压差使膜发生张力而构成的结构。 典型的结构是将空气充入裁剪成穹顶形状的膜面内部,使膜面兴起构成穹顶结构这种穹顶被称为充气穹顶将空气充入周边结实固定的2片膜之间,2片膜各自的力学性质与充气穹顶基本相同。这类结构,统称为气承式。充气膜结构

为使膜发生张力,不要使穹顶内部的气压比外部气压高。只要具备应有的支承条件,穹顶内部气低于外部气压,也能够使膜面发生张力。

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气胀式管状充气膜结构,是在制作成管状的膜材内充人空气而构成的结构,可形象地理解为用空气替代香肠肉来塞满管状膜。笔直的管状膜充气鼓胀水平放置,可得到梁[充气梁,曲折的管状膜充气鼓胀构成拱[充气拱。把多根这样的充气梁或拱并排连接起来,可创造出修建空间。并排的梁或拱并不是相互独立的,而是用连接构件连接成全体使用。管状的充气膜结构,被称为气胀式充气膜结构( air-inflated structure)。

如上所述,充气膜结构雨棚需求在膜的内部和外部气体之间发生气压差,此刻所需的气压差值,在气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构中有很大不同。

通常,在气承式充气膜结构中,采用0.002-0.010kg/cm2、(水柱20~100mm)的气压差,此气压差值不需求依据修建物规划的巨细而改动。与此相对,气胀式管状充气膜结构中,所需的气压差为01~1kg/cm2(水柱1000~10000mm),在相同形状的梁(或许拱)中, 随着修建物规划的加大,所需求的气压差也随之加大。也便是说,气胀式管状充气膜结构与气承式充气膜结构比较力学功率较低。为了弄清楚功率较低的原因,对气压差发生张力的平面膜与空气梁上施加相同荷载效果下的状况进行研究。拿出荷载效果下发生变形的膜的一部分进行研究膜的张力由于膜的变形会发生向上的力,膜有回到原先状况的趋势。

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相同条件下对充气梁的一部分进行研究,充气梁的膜外皮,会发生与平面膜相同的向上的力,但是梁内压缩空气的压力反而发生方向向下的力,使得充气梁的膜回到原先形态的趋势被抵消。这便是气胀式充气膜结构与气承式充气膜结构比较功率较低的原因。将平面膜与充气梁曲折,即做成充气穹顶和充气拱,这种联系一点也没改动,也便是说,与充气穹顶比较,充气拱不得不说是功率较低的结构。虽然这样,使用充气拱结构,是因为这种结构具有特定的长处。充气穹顶须常常保持穹顶内部与外部空气的气压差,出人穹顶时,要通过空气密闭出入口(旋转门与前室等),会感觉非常不方便。与此相对,充气拱结构的室内气压与室外气压相同,出入口彻di自由地敞开。并且,以前述富士群馆为例能够看出,气胀式充气拱结构能够构成与气承式充气穹顶结构彻di不同的修建造型。由于以上这些理由,估计气承式充气膜结构与气胀式充气膜结构今后将共同发展.

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