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空氣支承膜結構中的內壓值設定怎么考慮的?

時期:2024-04-18 16:41:40 點擊數(shù):3

 空氣支承膜結構(Air-Supported Membrane Structure, ASMS)通過向內部充氣,形成一定的氣壓以支撐膜材并維持結構的穩(wěn)定。內壓值的設定是一項至關重要的設計任務,需要綜合考慮以下幾個方面的因素:


 1. 結構穩(wěn)定性與安全性

- 正常工作內壓:內壓值應保持在能確保結構在常規(guī)使用條件下保持穩(wěn)定的范圍內。通常,此壓力值應足以抵抗風荷載、雪荷載等外部荷載,同時保證膜材不出現(xiàn)過度松弛,保持良好的形態(tài)和視覺效果。如前所述,正常工作內壓值不宜超過300Pa,以保證室內環(huán)境的舒適度。


- 最小工作內壓:為了確保結構體系的穩(wěn)定性,需要設定一個最小內壓值。當氣壓低于此值時,結構可能會喪失必要的剛度和穩(wěn)定性,甚至可能導致局部塌陷。最小工作內壓應根據(jù)結構的具體設計、材料特性、連接節(jié)點的強度以及可能遇到的最低環(huán)境溫度(考慮氣壓隨溫度變化)等因素確定。


- 最大工作內壓:考慮到極端天氣條件或意外狀況(如送風系統(tǒng)故障導致氣壓過高),必須設定一個最大允許內壓值,以防止膜材過度拉伸、連接節(jié)點失效或結構整體超載。最大工作內壓的設定需基于材料的強度極限、結構的承載能力以及可能的風荷載增大等因素。


 2. 舒適度與能耗

- 室內環(huán)境舒適度:內壓值不僅影響結構穩(wěn)定性,還與室內環(huán)境的舒適度密切相關。適宜的氣壓可以保證合理的空氣流動、溫度分布和聲學環(huán)境。過高的氣壓可能導致內部空間氣流過快、噪音增大或能耗增加(因維持高壓所需功率較大);過低的氣壓則可能導致膜材松弛、室內氣流停滯、溫度不均或聲學效果不佳。


- 能源效率:選擇內壓值時,應考慮其對整個建筑能源消耗的影響。較高的內壓可能需要更強大的送風系統(tǒng)和更高的運行成本,而較低的內壓可能需要更厚的膜材或額外的內部支撐結構以維持結構穩(wěn)定,這兩種情況都可能增加總體能源消耗。因此,應尋求在結構穩(wěn)定性和能源效率之間的最佳平衡點。


 3. 法規(guī)與標準

- 遵循相關規(guī)范:設計時應嚴格遵守國家或地區(qū)的建筑法規(guī)、標準以及行業(yè)指南,如《膜結構技術規(guī)程》CECS 158:2015等,其中可能對空氣支承膜結構的內壓設定有明確的限值或建議值。


 4. 施工與運維

- 施工可行性:內壓設定應考慮施工過程中的可行性,如充氣難度、臨時支撐的需求、膜材張拉過程中的控制等。


- 運行維護:內壓系統(tǒng)的監(jiān)測與控制系統(tǒng)應易于操作和維護,內壓設定應便于日常管理,包括對氣壓的自動調節(jié)、異常情況下的快速響應以及定期檢查和維護的需求。


 5. 環(huán)境適應性

- 氣候條件:考慮當?shù)貧夂蛱攸c,如風速、風向、氣溫變化、濕度、降雪等,這些因素可能影響內壓的穩(wěn)定性和結構的性能。


- 地理位置:地形地貌、周圍建筑物的影響、地面風效應等也會影響空氣支承膜結構的內壓設定。


總的來說,設定空氣支承膜結構的內壓值是一個涉及結構工程、環(huán)境工程、能源效率、建筑法規(guī)和運維管理等多學科知識的過程,需要通過詳細的計算分析、模擬試驗以及與相關專業(yè)團隊的密切協(xié)作來完成。設計時應兼顧結構安全性、室內環(huán)境品質、能源效率、法規(guī)符合性以及施工與運維的便利性,確保空氣支承膜結構在整個生命周期內都能安全、經濟、高效地運行。


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