預應力技術貫穿膜結構設計、施工和使用過程的始終
預應力是膜結構的靈魂,預應力技術貫穿膜結構設計、施工和使用過程的始終,因此,預應力的分析與控制是膜結構的核心技術。從某種意義上說,膜結構技術可以稱為是現代預應力結構技術和輕質結構膜材技術。膜結構由柔性材料組成,材料本身不具有剛度,抗彎能力很弱,主要由預應力提供結構剛度,只有對其施加預張力,膜結構才具有一定的元何外形和抵抗外荷載的結構剛度。
膜結構的預應力值及其分布與膜結構的幾何外形是一一對應的。預應力值過大,會使膜結構拉裂破壞,預應力值過小甚至為零,則會使膜結構局部皺褶或松弛而退出工作,無法維持膜結構的外形并承受荷載。而預應力分布不均勻也無法發揮膜結構的優勢。為了保證結構具有足夠的承載力、剛度和穩定性(即皺褶失穩),必領確定膜結構內合理的預應力值及其分布,即維持合理的幾何形狀。膜面預應力的大小是設計師根據材料、形狀和結構的使用荷載而定,要求其最低值不能使膜面在基本的荷載工況組合(風壓、雪荷載)下出現局部松弛,一般常見的膜結構預應力水平在 2~10kN/m,施工中通過張拉定位素或頂升支撐桿來實現。在實際工程中,可以根據不同的結構形式和施工條件,選擇不同的施工方法。
頂升支撐桿法
對傘形膜單元,一般先將周邊節點固定,然后用千斤頂頂升支撐桿到設計標高,在膜面內形成預張力。
在頂升支撐桿《即施加預張力》之前,整個結構體系沒有剛度,是個機動體系;在頂升過程中各個結構構件作相對運動,體系中預應力重新分布,最后達到各自設計的預應力
狀態,并且各結構構件達到設計位置,整個體系具備設計的剛度和穩定性。將干斤頂安裝在柱的預制加肋板下,初始頂升時可以適當快一些,在接近設計標高時,要減慢頂升速度,以確保膜面內傳力均勻。在頂升過程中,要密切注意膜面形狀的變化,遇到膜面受壓時要停止頂升。在整個頂升過程中采用位移控制為主、應力控制為輔的控制方法,因此可以保證結構體系最終幾何、應力狀態的正確性。
分階段張拉法