ETFE气枕力学性能分析及其蒙皮效应研究

作者：顾磊; 王鹏; 武芳

来源：建筑结构学报, 2012, 33(05): 38-45.

DOI：10.14006/j.jzjgxb.2012.05.006

• ETFE气枕
• 找形
• 有限元分析
• 内压
• 力学性能
• 蒙皮效应

利用ANSYS软件对ETFE气枕结构进行找形分析,考虑预应力和内压两个控制因素,给出了三角形、四边形和六边形气枕的找形结果,并推导了四边形和圆形气枕找形的解析式。编制了计算气枕体积的MATLAB程序,并与ANSYS软件联合应用,计算了矩形气枕结构在7种荷载工况下的变形和膜面的应力分布。通过参数分析,得到了膜面应力和矢高、膜厚、矢跨比之间的关系,提出了气枕合理的膜厚、矢跨比,并给出了不同跨度气枕充压建议值,最后对ETFE气枕结构的蒙皮效应进行了研究。研究结果表明:膜面初始预应力宜介于5～8 MPa;ETFE膜厚可根据气枕跨度选择单层0.2 mm或双层0.4 mm,矢跨比0.1左右,成形后膜面最大、最小应力分别位于中心区、角点区;ETFE气枕充压的初始内压介于250～1 150 MPa,充压值随跨度增大而减小;初始内压500 Pa常用尺寸(4 m×5 m矩形)的气枕,可抵抗大小与内压相当的正负风压、均布和半跨雪荷载和偶然集中荷载,但在超载工况下,需对气枕充气加压方可继续工作;ETFE气枕具有明显的蒙皮效应。

• 单位
  深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司; 哈尔滨工业大学深圳研究生院