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>设计院在膜结构设计中的作用探讨
设计院在膜结构设计中的作用探讨
发布时间:2019-03-20
1 概述 
   膜结构适应性设计应该从整体观出发,应该不断调整膜结构建筑自身结构来适应客观外部条件的系统行为。本文主要基于膜结构的基本性能,从建筑设计方法出发,研究膜结构适应性,总结分析归纳膜结构的创作规律,分析它在不同环境下应考虑的因素,初步提出一个针对膜结构建筑适应性设计手法和原则[2]。 
  2 膜结构在设计中出现的问题 
   针对目前膜结构设计中的存在的问题,想和大家探讨一个最基本的问题:在膜结构设计中,我们的设计院应该在膜结构的设计中做什么? 
   在一些项目中,我们的设计院在膜结构的设计和分析过程中被,基本把工作全部委托给专业膜结构公司。究其原因可以概括为以下几点: 
   一是我们的研究人员出于无奈;相对而言,主要是由于大家对索膜结构不是很了解,膜结构设计经验比较少,所以做起来比较困难,自己没有办法,只能把膜结构设计委托给专业膜结构公司。 
   二是我们设计人员缺乏分析手段;我们设计人员现在的学历都很高,很多人在大学甚至研究生读书期间的研究方向主要还是膜结构,所以他们对膜结构的计算分析对他们来说并不是问题,特别是目前大设计院更是如此,但是目前在膜结构设计中缺少相应的分析工具是普遍存在的问题。 
   三是我们很多研究院人员不愿意做。这也是目前国内设计院普遍存在的问题,对于那些难、烦、特殊的项目,多数情况下都是我们都是分包给专业公司和一些高校,而给我们设计人员留出更多的时间去做获得经济效益更大的项目。目前几个国内知名的设计院也是如此[3]。 
  有时候委托给专业膜结构公司也不失为一个可行的办法,但是存在一些潜在的问题。 
   (1)膜结构公司基本上都是技术人员,而在建筑专业上偏弱,满足不了预定的设计意图; 
   (2)通常膜结构公司以施工为主业,设计水平明显低于设计院; 
   (3)大多数情况下膜结构公司以便于施工为目标,会降低工程的设计水平; 
   (4)设计院对膜结构设计和施工过程起不到控制作用,最终结构是否合理、施工是否满足设计要求无法进行有效的判别。 
  3 设计院在膜结构设计中起到的作用 
   所以对于大型膜结构、膜结构车棚,设计院不能把整个设计工作委托给膜结构公司,而应该做一些必要的工作。根据参与世博轴膜结构的计算分析经验,我觉得设计院可以在以下几个方面多做些工作。 
   (1)根据建筑要求,提出设计目标;这个问题在工程中比较重要。建筑外形实际上是应该由建筑师提出的,而膜结构存在找形问题,所以建筑师往往要求结构工程师来定。但是找形又不是唯一的,不同的内力分布就会找到一个不同的建筑外形,不同的形状直接影响到建筑的效果。值得提出的是,不同的建筑外形可能直接影响到工程的经济性。因为有些形状比较难实现,可能需要较大的预应力,带来的问题就是使用更多的材料和施工技术上的难度。所以,合理的建筑外形应该是由结构工程师和建筑师合作反复推敲确定的[4]。 
   (2)给出荷载、边界等设计条件,控制设计过程;设计是设计院的强项,所以对于复杂膜结构,荷载取值、边界条件等设计条件应该由设计院来定,特别是风荷载,可能荷载规范上查不到相关数据,膜结构公司相对经验比较少。合理确定风荷载取值,也是保证膜结构经济性的关键措施。 
   (3)给出力、位移等控制条件,控制设计目标;虽然我国有索结构和膜结构方面的规范和规程,但是相对而言,还不是很完善,对于一些特殊问题,比如膜片位移、拉索位移等具体问题,还需要设计人员查阅相关工程资料才能确定。这些细节,只能自己动手仔细研究,膜结构公司通常不会那么尽力。 
   (4)参与计算过程,采用不同的计算软件,并将计算结果与膜结构公司计算结果进行对比、校核;如果想了解和把握结构的受力性能,必须自己动手计算才行。现在的分析工具比较多,比如EASY、ANSYS、3D3S等,可以采用任何一款软件,将计算结果与膜结构公司的计算结果进行对比校核,这样才能保证计算结果的正确性。如果设计院确实没有计算能力,可以请第三方参与计算,毕竟,工程计算的正确性和合理性才是最关心的。这里与大家分享一下,世博轴膜结构是由4家计算单位分别采用4款不同的软件进行计算的。所以,关键的时候不要省不该省的钱。