设计膜结构汽车棚中的一些理论问题解析

　　据悉，膜结构汽车棚等建筑的设计内容与分析方法要比传统结构复杂一些。已具有确定初始形态的膜结构在外载作用下的静力分析相对不复杂，利用常规非线性的有限元分析法即可得到较好结果。应该注意的是，为了保证计算精度，进行有限元分析时宜采用较密的网格划分。此外，由于膜材只能受拉，所以计算过程中要注意可能因某些单元受压而出现褶皱时的处理。在基本的荷载工况下膜结构是不允许出现褶皱区的，计算结果如出现这种现象，应釆取诸如适当调高初始预应力等措施来解决。

　　呈空间曲面形状的膜结构要由平面的膜材通过拼接组合起来，膜结构曲面之形状通常来说是不可展的。剪裁分析技术就是要在平面膜材上面放出大样，尽可能准确的拟合空间曲面上相应的条块。放样时还要考虑到由于释放预应力引起的膜材经、纬两个方向的缩短量。如果剪裁不准确，会造成膜结构曲面不平整，在较好情况下也将改变膜结构中设定的预应力分布状态。由此可见，剪裁分析也是膜结构汽车棚设计中的重要一环。

　　目前存在若干种剪裁分析方法，如动态规划法、短程线法等，一般均在初始形态分析的基础上，利用不同的离散分析方法进行拟合。但由于膜材的剪裁精度要求较高，而且还要考虑许多具体因素，例如膜材的幅面宽度，其经、纬方向的布置，接缝布置的美观要求等，均在考虑之列;所以膜结构的剪裁设计和分析方法迄今仍然是需要深人研究的重要问题。

　　膜材是以基材〔织物)起主要受力作用的复合材料，它的力学性能是各向异性的，或者说，基本上是一种双向正交异性材料;同时，膜材也不是理想的线弹性体，它的应力-应变曲线从一开始就偏离直线。但以此为基础来进行膜结构汽车棚的计算过于复杂，因此迄今在多数场合仍然按各向同性的线弹性材料假设进行分析。在进行预张拉的条件下和在膜结构的实际使用应力范围内，将膜材按线弹性假设进行分析带来的误差不大。但膜材经、纬两个方向的力学性能确实有一定差别，在膜结构分析中考虑其正交异性特点应是今后的一个研究课题。