大型充气膜结构特性分析与高强膜材试验研究（可复制毕业论文）.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
大型充气膜结构特性分析与高强膜材试验研究
姓名:赵大鹏
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:陈务军
20070201
大型充气膜结构特性分析与高强膜材试验研究

摘要

充气膜结构是一类特殊的膜结构体系,气承式膜结构为大跨结构体
系发展做出了卓越贡献,大型气囊膜结构近几年在国外也得到了应用与
发展,但我国尚无相关研究与应用。高性能织物膜材是实现大型膜结构
的基础,但我国尚不能生产,同时对其性能无研究。因此,本文首先对
大型充气膜结构的分析方法及基本特性进行了研究,然后对高性能(高强)
膜材进行了试验研究。
首先,基于 Easy 软件系统,介绍了相关理论及充气膜结构分析实现
方法。充气肋是实现大跨膜结构的一种基本结构支撑单元,本文先从理
论解析方面对其承载力与变形进行了研究,然后利用 Easyvol 进行了数
值分析,以及全面的参数分析,如气压、矢高、拱长、荷载大小与加载
模式等,并与试验结果进行了比较研究。以 2008 年奥运会“鸟巢”中央开
孔为背景,当采用气囊膜和气承式膜结构时,分别分析了在雪荷载和风
吸荷载下膜面的应力、矢高、内压、变形等结构特性参数变化。
目前强度最高的 C 类 PVDF/PES 主流建筑织物膜的代表产品为:杜
肯(B1618和 B1092)、法拉利(1302和 1502),主要用于大型受力复
杂膜结构。本文采用四种膜材进行了一系列试验研究,主要包括:不同
搭接焊缝宽度膜材的单向拉伸试验,得到了膜材的破坏形态、应力-应变
曲线、极限抗拉强度和断裂延伸率;膜材的往返荷载试验,得到了膜材
在往返荷载作用下的应力-应变曲线及弹性模量(弹性刚度);法拉利(1302
和 1502)膜材的徐变试验,得到了其在 6 小时内的徐变曲线及徐变量。最
后,对两种军用充气帐篷篷布进行了试验,包括单向、双向强度拉伸试
验。

关键词:气囊膜,充气肋,高强膜材,极限强度,弹性模量,徐变
STRUCTURAL PERFORMANCES ANALYSIS OF LARGE
PNEUMATIC MEMBRANE STRUCTURE AND EXPERIMENT
ON HIGH-STRENGTH FABRICS


ABSTRACT


The pneumatic membrane structure is a special membrane structure
system. As a type of pneumatic membrane, the air supported membrane has
been made outstanding contributions to the development of the large span
space structures and the large air inflated membrane has also been applied
and developed over the past few years in abroad. But the correlative
researches and applications in this field had no been studied domestic. In
addition, the high-properties fabric membranes are necessary to construct the
large membrane structures, but these textiles still can not be produced in our
country and their properties thus can not be research thoroughly either. In this
paper, the analysis methods and basic performances of the pneumatic
membrane structures were investigated, and the experimental studies of the
high-performance (high-strength) fabrics were carried out either.
Firstly, the numerical method and the correlated theory are introduced
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