1. 裁剪設計的目的
張拉膜景觀建成後的膜麵是預應力作用下的空間曲麵。裁剪設計(或者 稱裁剪分析)的目的是用無應力、平麵狀態並有幅寬限製的膜材(卷材)去製作膜麵,使這個膜麵在張拉後符合找形所得的形狀和應力分布,且膜麵接縫布置美觀, 膜材用料節省。
2. 裁剪設計的內容與步驟
張拉膜景觀裁剪設計的內容與步驟如下:
(1)在找形得到的空間膜麵上布置裁剪線,將空間膜麵劃分成若幹個空間膜條;
(2)將空間膜條展開為 平麵膜片;
(3)釋放預應力,對平麵膜片進行應變補償(即考慮預應力釋放後膜材的彈性回縮);
(4)根據以上結果,加上膜片接縫處及邊角處都放量,得到平 麵裁剪片;給出膜材的下料圖及膜麵的加工圖。
3. 裁剪線的布置原則
裁剪線是指空間膜曲麵上膜條與膜條之間的連接線,也就是裁剪片與裁剪片拚接時的接縫。
裁剪線的布置應遵循以下原則:
(1)美觀,有良好的視覺效果;
(2) 受力性能良好,通常將裁剪線布置成與膜材的經向一致,沿膜麵主應力方向;
(3)便於加工,避免裁剪線過於集中,以方便邊角處理;
(4)節省,即節省膜材且 使接縫總長度盡可能地短。 通常,裁剪線的方向就是膜材的經向,即膜材的長度方向。習慣上,圓錐形(傘形)膜麵的裁剪線按經向布置,馬鞍形膜麵的裁剪線沿平行於高點對角線的方向布 置,拱支承形膜麵的裁剪線多垂直於拱的跨度方向,而脊穀式膜麵的裁剪線多平行於脊穀索布置;剛性邊界的張拉膜景觀,裁剪線多平行於邊界支承構件,如圖1 所示。設計實際工程時,不要墨守陳規。適度地改變習慣做法,有時會收到意想不到的新奇效果,參見圖2。
4. 裁剪的應變補償
膜材裁剪時的應變補償值(預縮量)受許多因素影響,如膜材本身的雙軸拉伸性能、徐變性能、膜麵應力水平、裁剪片的形狀及材料經緯方向、 結構尺度及支承方式、膜麵熱合時的收縮情況、成型時的張拉難易程度等等。應變補償常以補償率的形式實施。嚴格說來,需根據膜材在特定應力比及應力水平下的 雙軸拉伸試驗結果,結合上述諸因素綜合確定應變補償率。 需要注意的是,膜材經、緯向的應變補償率通常是不同的,且不同的應力分區也應采用不同的補償率。大體上來說,常用聚氯乙烯(PVC )塗層覆蓋聚酯織物的應變補償率在0.5% 至 0.8% ;而常用聚四氟乙烯(PTFE )塗層覆蓋玻璃纖維膜材的應變補償率經向為0.5% 至1.0% ,緯向在1.0% 至3.0%之間。