一种气膜结构及气膜智能布索方法与流程

本发明属于气膜，具体涉及一种气膜结构及气膜智能布索方法。

背景技术：

1、充气膜结构具有造价低廉、施工快捷、容易安装和拆卸、跨度大、经济效益好等优点，广泛应用于运动场、展览馆、仓库等大空间、大跨度的体育和公共设施中。但是在实际工程应用中，充气膜结构的抗风和抗雪性能较差，所以工程上常常在充气膜的外围布置一定数量的索网，形成膜面与索网共同承受外力的体系。通过控制膜面和索网中的内力分布，可以有效的降低膜面应力，增大膜结构的刚度，限制膜结构的变形，避免膜面在强风下出现大面积撕坏，还可以增大充气膜结构的跨度。

2、但是，大面积气膜结构的受力分布不均匀，现有的一部分索网所有区域的抗拉强度和抗破坏能力都一般，使得气膜在受力大的区域存在撕裂的风险；而另一部分索网通过加强整个索网的抗拉强度和抗破坏能力减少气膜撕裂的风险，但是布署高抗拉强度以及高抗破坏能力的索网需要耗费大量的成本、且索网自身重量也会增高，不利于构建结构轻盈的气膜结构。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种气膜结构及气膜智能布索方法，具有成本低、抗拉强度大、抗破坏能力高的优点。

2、具体通过以下技术方案实现：

3、一种气膜结构，包括气膜主体以及在所述气膜主体上由多根索交叉形成的索网，沿俯视方向上，所述气膜主体具有由不同方向的外边缘交叉形成的多个顶角；

4、对于至少一个顶角，多根索相对于所述顶角由近到远依次设置，且分别从所述顶角的一侧跨过所述气膜主体延伸到所述顶角的另一侧，在与所述顶角距离处于预设范围的近端区域的索的索径大于超出所述预设范围的远端区域的索的索径，和/或，在与所述顶角距离处于预设范围的近端区域的索的密集程度大于超出所述预设范围的远端区域的索的密集程度。

5、在一个具体实施例中，相邻两个所述外边缘交叉形成一所述顶角，且相邻两个所述外边缘中的其中一个沿第一方向延伸第一预设长度，另一个沿第二方向延伸第二预设长度；

6、在所述第一预设长度与所述第二预设长度的比值不小于2时，所述近端区域被配置为：所述顶角朝所述第一方向延伸所述第一预设长度的1/7-1/4，以及所述顶角朝所述第二方向延伸所述第二预设长度的1/4-1/2；

7、在所述第一预设长度与所述第二预设长度的比值小于2时，所述近端区域被配置为：所述顶角朝所述第一方向延伸所述第一预设长度的1/5-1/3，以及所述顶角朝所述第二方向延伸所述第二预设长度的1/5-1/3。

8、在一个具体实施例中，在所述第一预设长度与所述第二预设长度的比值不小于2时，所述近端区域被配置为：所述顶角朝所述第一方向延伸所述第一预设长度的1/5，以及所述顶角朝所述第二方向延伸所述第二预设长度的1/3；

9、在所述第一预设长度与所述第二预设长度的比值小于2时，所述近端区域被配置为：所述顶角朝所述第一方向延伸所述第一预设长度的1/4，以及所述顶角朝所述第二方向延伸所述第二预设长度的1/4。

10、在一个具体实施例中，多个所述顶角包括第一顶角、第二顶角以及第三顶角，所述外边缘包括第一外边缘和第二外边缘，所述第一外边缘和所述第二外边缘交叉于所述第一顶角；

11、所述第一外边缘沿所述第一方向延伸所述第一预设长度至所述第二顶角，所述第二外边缘沿所述第二方向延伸所述第二预设长度至所述第三顶角。

12、在一个具体实施例中，多个所述顶角还包括第四顶角，所述外边缘还包括第三外边缘和第四外边缘，

13、所述第三外边缘与所述第二外边缘交叉于所述第二顶角，且沿所述第一方向延伸所述第一预设长度；

14、所述第四外边缘与所述第一外边缘交叉于所述第三顶角，且沿所述第二方向延伸所述第二预设长度；

15、所述第三外边缘和所述第四外边缘交叉于所述第四顶角。

16、在一个具体实施例中，所述第一方向被配置为所述气膜主体的长度方向，所述第二方向被配置为气膜主体的宽度方向。

17、在一个具体实施例中，所述索从所述顶角的一侧沿第三方向延伸到所述顶角的另一侧；所述第三方向与所述第一方向呈预设角度。

18、在一个具体实施例中，在与所述顶角距离处于所述预设范围的所述近端区域的索被配置为高碳纤维索或复合纤维索。

19、一种气膜智能布索方法，应用于上述的气膜结构，包括：

20、构建所述气膜结构的仿真模型，在所述仿真模型中输入所述气膜主体的所述外边缘的长度数据以进行仿真测试，并输出仿真测试后生成的所述气膜主体的索内力分布数据；

21、基于所述气膜主体的索内力分布数据以及所述气膜主体的所述外边缘的长度数据对所述仿真模型进行调整，以确定所述气膜主体的分区布索模型。

22、在一个具体实施例中，所述“基于所述气膜主体的索内力分布数据以及所述气膜主体的所述外边缘的长度数据对所述仿真模型进行调整，以确定所述气膜主体的分区布索模型”包括：

23、基于所述气膜主体的索内力分布数据以及所述气膜主体的所述外边缘的长度数据对所述仿真模型进行调整，以确定所述气膜主体的索网分区数据，不同的所述气膜主体对应不同的所述索网分区数据；

24、将多个所述气膜主体的所述外边缘的长度数据输入到深度学习模型中进行训练，以确定所述分区布索模型。

25、本发明至少具有以下有益效果：

26、本发明提供了一种气膜结构及气膜智能布索方法，包括气膜主体以及在气膜主体上由多根索交叉形成的索网，沿俯视方向上，气膜主体具有由不同方向的外边缘交叉形成的多个顶角；对于至少一个顶角，多根索相对于顶角由近到远依次设置、且分别从顶角的一侧跨过气膜主体延伸到顶角的另一侧，在与顶角距离处于预设范围的近端区域的索的索径大于超出预设范围的远端区域的索的索径，和/或，在与顶角距离处于预设范围的近端区域的索的密集程度大于超出预设范围的远端区域的索的密集程度。本发明的气膜主体通过在近端区域和远端区域配置有不同索径或不同密集程度的索，即提高了索网力的承载能力，又减少了索网所需的材料成本和自身重量，使气膜结构整体的稳定性和安全性得到提高，有效避免了气膜形变或者撕裂的风险。

27、进一步地，相邻两个外边缘交叉形成一顶角，且相邻两个外边缘中的其中一个沿第一方向延伸第一预设长度，另一个沿第二方向延伸第二预设长度；在第一预设长度与第二预设长度的比值不小于2时，近端区域被配置为：顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/7-1/4，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/4-1/2；在第一预设长度与第二预设长度的比值小于2时，近端区域被配置为：顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/5-1/3，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/5-1/3，通过近端区域的预设范围的特别设计，使近端区域和远端区域合理配置有不同索径或不同密集程度的索，即提高了索网力的承载能力，又减少了索网所需的材料成本和自身重量，使气膜结构整体的稳定性和安全性得到提高，有效避免了气膜形变或者撕裂的风险。

28、进一步地，在第一预设长度与第二预设长度的比值不小于2时，近端区域被配置为：顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/5，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/3；在第一预设长度与第二预设长度的比值小于2时，近端区域被配置为：顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/4，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/4。具体地，当第一预设长度与第二预设长度的比值不小于2时，此时，受力大的区域主要分布在顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/5，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/3的范围内，因此在这范围内配置有索径大或密集程度高的索，从而使受力大的区域具有良好的抗拉强度以及抗破坏能力。当第一预设长度与第二预设长度的比值小于2时，此时，受力大的区域主要分布在顶角朝第一方向延伸第一预设长度的1/4，以及顶角朝第二方向延伸第二预设长度的1/4的范围内，因此在这范围内配置有索径大或密集程度高的索，从而使受力大的区域具有良好的抗拉强度以及抗破坏能力。