支承钢结构设计

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支承钢结构设计

支承钢结构在膜结构的设计中占有举足轻重的地位。支承钢结构的作用可概括为以下三个方面：①为膜结构提供一系列高低错落的支承点（边界）或悬吊点，以维持膜结构曲面的稳定；②将膜面内拉力转化为压力传至地基基础；③支承钢结构的刚劲挺拔与膜的灵动飘逸间形成鲜明对比，增强建筑整体表现力。

A.1 支承钢结构的主要形式

根据支承位置的不同，支承钢结构可分为边缘支承和内部支承两大类。边缘支承的形式主要有以钢等刚性构件支承以及索等柔性构件支撑两种，内部支承的形式主要有：利用钢索将膜内高点悬吊于外部刚性结构上；在结构内部通过桅杆支承；利用飞柱顶升。 部分内部支承实例。；若内部利用拱形圆钢管张为膜的支承，则形成骨架支承式膜结构，一骨架支承式膜结构实例

A.2膜结构支承体系的选择与布置取决于膜面的形状和结构尺度。支承体系的布置应满足稳定性要求，并尽可能做到自平衡和自适应。自平衡是指支承体系能最大限度地平衡膜面内的张力，以减小张力对基础结构的影响；自适应是指支承体系能较好地适应膜结构大变形的特点，有一定的自由度和调节余量。支承钢结构的内力分析宜考虑与膜面张力的共同作用。结构体系及构件的稳定分析与截面设计按现行钢结构设计规范进行。对于刚性边界膜结构，要特别注意对构件刚度的控制，以免因边界支承构件的变形而导致膜面无法张拉到位造成膜面松弛。

A.3 桅杆结构设计

桅杆是膜结构支承体系中最为常见的结构形式。桅杆结构设计主要包括三部分：柱身设计、柱头设计和柱脚设计。其中，柱身设计与普通的钢结构柱设计基本相同， 以下主要介绍柱头和柱脚的设计。

(1) 柱头设计

桅杆顶部与膜连接处的节点可做成浮动式或固定式。浮动式节点的浮动环在不平衡力作用下会发生左右摆动，使桅杆两侧的荷载作用趋于平衡，从而降低了桅杆顶部的水平位移，并可避免此处膜面出现褶皱。当桅杆承受的非对称荷载较大时，宜采用浮动式节点。拉索与桅杆顶部可通过索端连接件与桅杆顶部的钢板相连接。膜往往通过螺栓或卡具锚固在顶部圆环或圆钢板上。此部位的膜面积急剧减小同时荷载又很大，应采用加强层对顶部的膜进行加强。在桅杆顶部通常设有金属帽，兼具防水和美观功能。伞形膜结构可采用顶升伞帽的方式来施加预张力，此时的柱顶应设计为

(2) 柱脚设计

桅杆柱脚可设计成双向及三向铰接节点或刚接节点。当柱顶的不平衡水平荷载较大时，宜采用铰接连接， 以避免因弯矩的作用而使桅杆截面过大，且可以通过桅杆顶部的微小摆动来调整膜面的内力分布，避免出现局部应力过大或出现局部褶皱。需要注意的是，当采用铰接节点时，应采取必要的措施对桅杆进行拉结，避免万一膜材破损导致桅杆倒塌。