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校操场看台（40*10）的膜结构设计 膜结构方案比选 按照膜在结构中所起的作用和膜的结构形式，膜结构体系一般可分为张拉膜、骨架式膜、充气膜、索桁架膜结构、张拉整体与索穹顶膜结构，它们具有不同的结构特点、建筑表现形式，适应不同的应用场所。 本设计膜结构的找形 本设计采用ansys软件对膜结构记性非线性有限元分析找形，初始形态的确定分析可分为两步进行，其一：初始几何的假定；其二：初始平衡态的寻找。 （1） 向膜结构平面投影几何模型，设定索和模的虚拟弹性模量，通常两者的弹性模量比真实弹性模量低三个数量级，建立单元类型，单元实常数，及单元的初始应力，索单元采用初始应变法，膜材预应力的施加采用热膨胀系数。然后分别对几何模型的各个元素赋予结构属性，进行网格划分，形成结构模型。 （2）设定结构的边界条件，根据实际结构各个边界控制点和出示投影平面对控制点的相对高差，设定各个支座控制点的提升位移，用几个非线性求解方法，实施第一次找形。 （3）更新节点坐标，将各个边界控制点的支座位移重新设置为零。恢复边界索和膜的真实弹性模量，重新设定边索和膜的真实预应力状态。进行第一次迭代自平衡求解。 （4）重复（3）三次直到结构自平衡求解结果容差达到设定精度。 （1）第一次找形 （2）第一次迭代自平衡求解 （3）最后迭代结果 （4）最终找形应力分布 从上述分析中我们可以看出，应力分布均匀，最大位移只有0.003723m，膜面积59.717257 mm*2，与初始找形膜面积相差很小，切支座反力的差别也在范围之内，因此可以认为此曲面为平衡的最适合曲面。 荷载组合 本工程结构计算共包括以下几种基本工况： SW——结构自重； PT——索膜预张力； SNOW——雪荷载； WIND1——X向风荷载； WIND2——Y向风荷载； 以上基本工况的组合工况如下： 1.35SW+1.0PT——结构自重与索膜预张力进行组合； 1.2SW+1.0PT+1.4SNOW——结构自重与膜预张力、雪荷载进行组合； 0.9SW+1.0PT+1.4WIND1——结构自重与膜预张力、风荷载进行组合； 选取特殊单元应力列于下表中 NODE S1 S2 S3 1 0.10752E+07 0.89403E+06 534.27 2 0.10644E+07 0.88861E+06 59.871 56 0.98496E+06 0.97057E+06 6.9288 57 0.10277E+07 0.91472E+06 503.43 221 0.12365E+07 0.81332E+06 6309.7 222 0.12930E+07 0.83852E+06 3794.0 345 0.10871E+07 0.82963E+06 2349.6 346 0.10456E+07 0.91942E+06 1799.2 522 0.10392E+07 0.82691E+06 205.24 523 0.10371E+07 0.82633E+06 224.97 风荷载 选取特殊单元应力列于下表中 NODE S1 S2 S3 1 0.18086E+07 0.48464E+06 223.45 2 0.24395E+07 0.37754E+06 0.99075 56 0.26762E+07 28614 10.837 57 0.28778E+07 19246 919.16 221 0.27697E+07 21796 6648.3 222 0.25294E+07 51066 4163.5 345 0.24206E+07 0.13582E+06 2972.3 346 0.20734E+07 0.77837E+06 2142.2 522 0.20337E+07 83867 213.13 523 0.29049E+07 34053 345.00 雪荷载 选取特殊单元应力列于下表中 NODE S1 S2 S3 1 0.17053E+07 0.50392E+06 268.10 2 0.22620E+07 0.22926E+06 0.36843E-01 56 0.11745E+07 0.87768E+06 6.8104 57 0.13855E+07 0.62308E+06 588.95 221 0.37941E+07 0.17203E+07 15175 222 0.53239E+07 0.15527E+07 12256 345 0.22766E+07 0.14959E