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膜结构与支承结构整体分析与分开计算的区别

发布于：2015-05-18 09:25:18 来自：建筑结构/钢结构工程 [复制转发]

在进行膜结构荷载分析时，将膜结构与支承结构分开计算，即将支承结构作为膜结构的支承点，计算出反力后，将反力反作用在支承结构上，进行支承结构分析。

我认为这种方法很不可取，工程设计应对膜结构包括支承结构进行整体非线性分析。以我的经验，采用分开计算的方法，如果将支承结构作为膜结构的弹性支承点，即考虑支承结构的刚度，这种假设误差会小一些（如果支承结构较弱，几何非线性较强，这种假设方式亦可能导致很大的误差），如果将将支承结构作为膜结构的固定支承点，这样误差就更不可控制了。一般情况下，对于支承结构较简单，采用这种假设，因为人为地夸大了支承结构的刚度，计算出的结果是支承结构构件内力偏大，膜应力偏大，变形偏小，支承结构用钢量偏大，造成浪费；但对于支承结构较复杂的情况就很难说，可能大部分支承结构构件计算出的结果偏大，而小部分支承结构构件计算出的内力偏小，这时不仅造成浪费，并且结构的安全性已得不到保证。

对此有经验的大虾请在此发表一下言论，在以后的几天内，我将我计算的结果整理一下，供大家参考。

以图1所示双曲抛物面膜结构为例，抛物面两低点支承于地面，两高点支承在两根压杆上，每根压杆由两根支承于地面的拉索（平衡索）固定，压杆截面Ф299×12同，索采用Ф20的钢索，膜面边界采用Ф20边界索，尺寸如图所示。膜的经向，纬向预应力均采用2kN/m，索的预应力采用50kN，设计荷载：活载0.5kN/m2（按投影面计算）、风荷载1.0kN/m2，假设风荷载均为风吸。采用上述两种计算模型进行分析，模型一采用整体结构作为分析模型，模型二采用分开计算的方法，首先将抛物面高点假设为固定铰，计算出反力后，将支座反力加上支承结构（压杆及平衡索）上，计算压杆及平衡索的内力。在1.2恒载＋1.4活载作用下，两种计算模型的计算结果比较见表1。

对比表1中计算结果，可以看出，对于该例题采用分开计算模型时，如果将支承结构的支点作为膜结构的固定支承点，计算出杆件内力偏大30%以上，变形偏小20%。因此分开计算时，将支承结构的支点作为膜结构的固定支承点这种假设与实际情况下相差很多，并且并非所有支承结构杆件内力计算结果均偏大，对于复杂的支承结构体系，部分杆件计算结果可能偏小，这时采用这种计算结果即不经济也不一定安全。（以后再整理一些支承结构复杂的对比结果。）
请有兴趣的大虾对些计算结果进行验证。
计算模型

计算模型

在1恒载＋1.4风载作用下，两种计算模型的计算结果比较见表2。
对比表2中计算结果，可以看出，对于该例题采用分开计算模型时，如果将支承结构的支点作为膜结构的固定支承点，计算出杆件内力偏大达37%，变形偏小10.6%。