膜结构的裁剪设计与加工制作浅析

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1、公交候车亭公交候车亭设计公交候车亭厂家东莞耀辉机电科技有限公司：http://www.gd-yaohui.com膜结构的裁剪设计与加工制作  膜结构加工制作阶段的工作内容，包括裁剪设计的原则、裁剪方法、膜材的连接、裁剪下料图及加工图、膜面加工制作的工序与质量要求等。     关键词：膜结构、裁剪、应变补偿、连接、加工除找形外，膜结构设计的另一大特点是需要进行裁剪设计，即在完成找形、荷载分析和构件设计（含膜材、索、支承钢结构的设计等）并获批准后，要购买膜材料，进行裁剪设计，加工制作膜面。本文将就膜结构加工制作阶段的工作内容，如裁剪设计的原则、裁剪方法、膜材连接方法与接缝设计、裁剪加工图、膜面

2、制作工序与质量要求等，展开论述。      一、膜结构裁剪设计的目的及一般原则     1.裁剪设计的目的     膜结构建成后的膜面是预应力作用下的空间曲面。裁剪设计（或者称裁剪分析）的目的是用无应力、平面状态并有幅宽限制的膜材（卷材）去制作膜面，使这个膜面在张拉后符合找形所得的形状和应力分布，且膜面接缝布置美观，膜材用料节省。     2.裁剪设计的内容与步骤     膜结构裁剪设计的内容与步骤如下：（1）在找形得到的空间膜面上布置裁剪线，将空间膜面划分成若干个空间膜条；（2）将空间膜条展开为平面膜片；（3）释放预应力，对平面膜片进行应变补偿（即考虑预应力释放后膜材的弹性回缩）；（4）

3、根据以上结果，加上膜片接缝处及边角处都放量，得到平面裁剪片；给出膜材的下料图及膜面的加工图。     3.裁剪线的布置原则     裁剪线是指空间膜曲面上膜条与膜条之间的连接线，也就是裁剪片与裁剪片拼接时的接缝。     裁剪线的布置应遵循以下原则：（1）美观，有良好的视觉效果；（2）受力性能良好，通常将裁剪线布置成与膜材的经向一致，沿膜面主应力方向；（3）便于加工，避免裁剪线过于集中，以方便边角处理；（4）节省，即节省膜材且使接缝总长度尽可能地短。     通常，裁剪线的方向就是膜材的经向，即膜材的长度方向。习惯上，圆锥形（伞形）膜面的裁剪线按经向布置，马鞍形膜面的裁剪线沿平行于高点对角

4、线的方向布置，拱支承形膜面的裁剪线多垂直于拱的跨度方向，而脊谷式膜面的裁剪线多平行于脊谷索布置；刚性边界的膜结构，裁剪线多平行于边界支承构件，如图1所示。设计实际工程时，不要墨守陈规。适度地改变习惯做法，有时会收到意想不到的新奇效果，参见图2。      4.裁剪的应变补偿     膜材裁剪时的应变补偿值（预缩量）受许多因素影响，如膜材本身的双轴拉伸性能、徐变性能、膜面应力水平、裁剪片的形状及材料经纬方向、结构尺度及支承方式、膜面热合时的收缩情况、成型时的张拉难易程度等等。应变补偿常以补偿率的形式实施。严格说来，需根据膜材在特定应力比及应力水平下的双轴拉伸试验结果，结合上述诸因素综合确定应

5、变补偿率。     需要注意的是，膜材经、纬向的应变补偿率通常是不同的，且不同的应力分区也应采用不同的补偿率。大体上来说，常用聚氯乙烯（PVC）涂层覆盖聚酯织物的应变补偿率在0.5%至0.8%；而常用聚四氟乙烯（PTFE）涂层覆盖玻璃纤维膜材的应变补偿率经向为0.5%至1.0%，纬向在1.0%至3.0%之间。公交候车亭公交候车亭设计公交候车亭厂家东莞耀辉机电科技有限公司：http://www.gd-yaohui.com     二、裁剪设计的方法     膜结构的裁剪分析最初是从量测物理模型开始的，即按一定比例制作一个所期望的结构曲面模型，用一定宽度的纸、布或其他柔性材料剪成相应的形状粘贴

6、到模型上，经反复修改，直到完     膜结构设计专题讲座     全覆盖整个模型。将每个粘贴条揭下按比例放大后，再考虑应变补偿，即可得膜材的下料图。     对于简单、规则的可展曲面，可直接利用几何方法将其展开并得到下料图。而对于复杂曲面，需通过计算机方法确定。目前常用的裁剪方法有测地线裁剪法（GeodesicLineMethod）及平面相交裁剪法等，现分别介绍如下。     1.   测地线裁剪法     测地线原是个大地测量学中的概念，又称短程线，其通常被理解为：经过曲面上两点并存在于曲面上的最短的曲线。可展曲面上的测地线在曲面展开成平面后为直线；不可展曲面上的测地线在展开后接近直线。

7、测地线裁剪法，就是以测地线来剖分空间膜面。求曲面上的测地线的问题，实际上是一个求曲面上两点间曲线长度之泛函极值的问题。     用测地线概念作膜结构裁剪分析的问题之所以复杂，是因为膜结构几何外形的新奇多变。通过找形分析，所得到的是膜面上一些离散点的空间坐标，而不是空间曲面的方程，因而也就无法得到曲面上两点间曲线长度的泛函的显式。通常采用分段线性化的方法来处理这一问题，即用求极值确定测地线上的若干点，再用线性插值的方法求中