在膜結構技術規程CECS 158:2015中,膜材的最小主應力值(Minimum Principal Stress Value, σ_min)是指膜材在承受各種荷載作用下,其內部應力狀態中三個正交主應力分量中的最小值。最小主應力值在膜結構設計中同樣具有重要意義,尤其是在考慮結構穩定性和形態保持方面。
以下是關于膜材最小主應力值的相關要點:
1. 形態保持:在張拉膜結構中,維持膜面的初始平衡形狀通常需要一定的最小主應力。設計時應確保在荷載長期作用下,最小主應力值大于等于維持膜面初始平衡形狀所必需的最小應力值(σ_min_req)。即:
σ_min ≥ σ_min_req
這樣可以確保膜面在各種荷載作用下保持預期的幾何形狀,避免因應力過小導致的膜面松弛、褶皺或形態失穩。
2. 穩定分析:膜材的最小主應力值與結構穩定性密切相關。在一些特定條件下,如膜材承受負壓(如空氣支承膜結構內部)或受到局部卸載(如膜面開孔、損傷等),最小主應力可能變為拉應力或接近于零。在這種情況下,需要進行詳細的穩定分析,確保結構在這些不利工況下仍能保持整體或局部穩定性。
3. 材料性能:盡管最小主應力通常不直接與材料的抗拉強度設計值相比較,但它與材料的性能(如屈服強度、彈性模量、泊松比等)以及結構的整體剛度密切相關。設計時應考慮材料在低應力水平下的性能,特別是對于可能出現局部壓應力的區域,應確保材料在壓應力作用下仍能保持良好的性能和耐久性。
4. 長期效應:與最大主應力值一樣,最小主應力值也應考慮膜材在長期荷載作用下的應力松弛、徐變和老化效應。這些效應可能導致最小主應力降低,進而影響結構的形態保持能力。設計時應通過適當的材料模型和參數選擇來考慮這些長期效應。
5. 施工與使用條件:施工誤差、安裝張拉過程中的應力不均勻、使用過程中荷載的動態變化等都可能影響膜材的最小主應力分布。設計時應考慮這些因素,并在必要時采取措施(如優化張拉工藝、設置局部加強等)來確保最小主應力滿足形態保持和穩定性的要求。
綜上所述,膜結構技術規程CECS 158:2015中的膜材最小主應力值是評價膜結構形態保持能力和穩定性的關鍵指標。設計時應確保其滿足維持膜面初始平衡形狀所需的最小應力值,并充分考慮材料性能、長期效應、施工與使用條件等因素,以確保膜結構在各種工況下的形態穩定性和結構完整性。
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