本發(fā)明屬于預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種系留空間結(jié)構(gòu)體系及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)體系通常利用剛性材料抵抗結(jié)構(gòu)的自重和外荷載，結(jié)構(gòu)重量巨大且耗費鋼材，成本高昂。因而在某些大跨度工程領(lǐng)域，人們設(shè)法尋求造價更低，施工更快捷的結(jié)構(gòu)方案，充氣膜結(jié)構(gòu)便是其中一種解決方案。近幾十年來充氣膜結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于建造大跨度，施工輕便的體育建筑、倉儲建筑、臨時建筑等，這種充氣膜是向封閉空間內(nèi)注入一定壓力的空氣使之形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，主要依靠氣壓產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剛度，抵抗各種外部荷載，但其抵抗外部荷載的能力有限。

系留結(jié)構(gòu)的概念來源于航空領(lǐng)域。系留氣球為一種輕于空氣的航空器，主要用于大氣探測，必須使用纜繩與地面設(shè)施相連，使其依靠浮力懸停在空中。受到系留航空器的啟發(fā)，國內(nèi)外已有人將充滿氦氣的氣球結(jié)構(gòu)，用于一些建筑結(jié)構(gòu)中。例如法國人Olivier Grossetete設(shè)計了一座名為“猴橋”的吊橋，該橋由三個巨大的白色氦氣球吊起，每個氣球可提供120磅的升力，橋面類似吊索橋，由若干木板連成。又例如1993年在斯圖加特舉辦的國際園藝博覽會上，設(shè)計師采用另一個外徑30m的半透明氦氣環(huán)和一個24個圓錐狀氦氣囊共同組成了太陽能飛艇的機(jī)庫屋蓋。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出將系留結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，形成一種全新的空間結(jié)構(gòu)形式——系留空間結(jié)構(gòu)體系，即在封閉氣囊內(nèi)部充滿密度低于空氣的輕型氣體，依靠輕型氣體產(chǎn)生的浮力抵消結(jié)構(gòu)自重，使主體結(jié)構(gòu)在零彎矩或輕微反向彎矩下工作，從而實現(xiàn)超大跨度結(jié)構(gòu)和超大密閉空間結(jié)構(gòu)的建設(shè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種系留空間結(jié)構(gòu)體系及其設(shè)計方法，要解決傳統(tǒng)的系留空間結(jié)構(gòu)受力不合理，不能夠滿足超大跨度結(jié)構(gòu)和超大密閉空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

這種系留空間結(jié)構(gòu)體系，包括有形成屋蓋的充氣氣囊、用于支撐充氣氣囊的支撐結(jié)構(gòu)以及連接在支撐結(jié)構(gòu)底部與地面之間的錨碇結(jié)構(gòu)；所述充氣氣囊空腔內(nèi)充有氦氣，整體呈曲面形狀，并且由充氣氣囊單元依次拼接而成；所述充氣氣囊單元為雙層膜結(jié)構(gòu)，包括外膜持力層和內(nèi)膜阻氣層；相鄰兩個充氣氣囊單元之間通過外膜連接；所述充氣氣囊單元的外部設(shè)有環(huán)形加勁帶和用于吊裝的吊掛帶；所述支撐結(jié)構(gòu)包括有沿充氣氣囊邊緣平行間隔布置的豎向支撐和連接在相鄰豎向支撐頂部之間的連系梁；所述充氣氣囊連接在支撐結(jié)構(gòu)的頂部；所述錨碇結(jié)構(gòu)為重力式錨碇。

優(yōu)選的，所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈矩形或者呈圓形或者呈橢圓形；所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈矩形時，充氣氣囊由圓柱形的充氣氣囊單元拼接而成；所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈圓形或者橢圓形時，充氣氣囊由球形的充氣氣囊單元拼接而成。

優(yōu)選的，所述充氣氣囊單元的外膜之間通過粘接在外膜上的第一連接膜熱合連接或者通過粘接連接或者通過縫紉連接。

優(yōu)選的，所述環(huán)形加勁帶包括沿著豎切面的外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元外側(cè)的豎向環(huán)形加勁帶，沿著水平切面外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元外側(cè)中部的水平環(huán)形加勁帶以及沿著縱切面的外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元外側(cè)中部的縱向環(huán)形加勁帶；所述吊掛帶連接在環(huán)形加勁帶的下方。

優(yōu)選的，當(dāng)充氣氣囊單元為圓柱形時，充氣氣囊單元的外部的縱向環(huán)形加勁帶有一組，沿縱向平行間隔環(huán)箍在充氣氣囊單元外側(cè)。

優(yōu)選的，當(dāng)充氣氣囊位于支撐結(jié)構(gòu)頂部上方時；充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)之間通過位于豎向支撐上方的吊掛帶連接，吊掛帶的一端連接在環(huán)形加勁帶底端，另一端連接在豎向支撐的頂部；當(dāng)充氣氣囊位于支撐結(jié)構(gòu)的頂部之間時；充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)之間通過第二連接膜、豎向連接桿件以及連接在第二連接膜與豎向連接桿件之間的綁帶連接；所述第二連接膜連接在充氣氣囊端部外膜上、靠近豎向支撐一側(cè)，第二連接膜上豎向間隔開有孔洞；所述豎向連接桿件連接在豎向支撐上、位于充氣氣囊的一側(cè)。

優(yōu)選的，所述豎向支撐外側(cè)設(shè)有斜拉索，斜拉索的一端連接在豎向支撐的上部，斜拉索的另一端通過錨固件與地面連接；在相鄰兩根豎向支撐支撐之間還設(shè)有剪刀撐。

一種系留空間結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方法，包括步驟如下。

步驟一：根據(jù)建筑圖紙或業(yè)主要求確定系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸和結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式。

步驟二：初步確定氣囊外膜、內(nèi)膜的膜材型號和充氣氣囊內(nèi)的氣體內(nèi)壓。

步驟三：根據(jù)步驟一確定的系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸、平面布置形式和步驟二確定的膜材型號對應(yīng)的材料參數(shù)建立系留空間結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)有限元分析模型；在建立結(jié)構(gòu)有限元分析模型時，將氦氣及包裹氦氣的內(nèi)膜視為均質(zhì)彈性實體單元,根據(jù)內(nèi)膜的變形性能調(diào)整內(nèi)膜的彈性模量取值，其中變形性能與氣體內(nèi)壓及內(nèi)膜厚度有關(guān)；將外膜視為薄膜單元，內(nèi)部均質(zhì)彈性實體單元與外膜單元之間建立接觸關(guān)系，再根據(jù)氦氣密度對模型施加浮力。

步驟四：采用有限元軟件進(jìn)行充氣氣囊的受力計算分析；包括充氣氣囊曲面形狀的確定，使用期間考慮風(fēng)荷載或者雪荷載作用下充氣氣囊外膜的應(yīng)力分析，驗算充氣氣囊外膜在使用期間所能產(chǎn)生的最大應(yīng)力以及在分析過程中施加的氦氣產(chǎn)生的浮力。

步驟五：根據(jù)步驟四中的計算結(jié)果，驗算內(nèi)膜的變形性能是否滿足使用要求；根據(jù)外膜的應(yīng)力計算結(jié)果，驗算外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)是否滿足使用要求。

步驟六：當(dāng)內(nèi)膜的變形性能滿足使用要求以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)滿足使用要求時，分析支撐結(jié)構(gòu)所受反力情況，根據(jù)反力確定錨碇結(jié)構(gòu)的重量和尺寸。

步驟七：補(bǔ)充驗算充氣成型過程中，系留空間結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的臨時性不利狀況，合理的設(shè)置環(huán)形加勁帶。

步驟八：進(jìn)行充氣氣囊單元的外膜與內(nèi)膜的加工圖設(shè)計、充氣氣囊單元與充氣氣囊單元的連接節(jié)點設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)與充氣氣囊的連接節(jié)點設(shè)計、錨碇結(jié)構(gòu)設(shè)計、錨碇結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點設(shè)計，并繪制整個系留空間結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙。

步驟九：根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行充氣氣囊、下部支撐結(jié)構(gòu)及錨碇結(jié)構(gòu)的加工制作。

優(yōu)選的，所述步驟一中，根據(jù)建筑圖紙或業(yè)主要求確定系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸和結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式；結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式包括圓柱形充氣氣囊單元的排列布置形式或者球形充氣氣囊單元的排列布置形式；系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸包括結(jié)構(gòu)體系跨度、矢高以及充氣氣囊單元的尺寸；所述步驟二中，充氣氣囊外膜、內(nèi)膜的膜材型號的確定以及充氣氣囊內(nèi)的氣體內(nèi)壓的確定均是根據(jù)充氣氣囊在充氦氣后，充氣氣囊所受的浮力大于自重，充氣氣囊實現(xiàn)零彎矩或反向彎矩。

優(yōu)選的，所述步驟五中，當(dāng)內(nèi)膜的變形性能以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)中有一項不滿足使用要求時，重復(fù)步驟二至步驟五的過程，直至內(nèi)膜的變形性能以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)均滿足使用要求，再進(jìn)行步驟六。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果。

1、本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)體系為一種新型建筑結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系設(shè)計以填充氦氣的氣囊作為屋面圍護(hù)材料，通過囊內(nèi)氣體提供的浮力抵抗屋面材料自重，同時通過控制氣囊內(nèi)部氣壓，使其具備一定的剛度，從而抵抗外部風(fēng)雨荷載。

2、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)體系中充氣氣囊單元由雙層膜結(jié)構(gòu)組成，其中內(nèi)膜為阻氣層，防止了氣體的泄漏和滲透，外膜為持力層，承擔(dān)由氣囊內(nèi)部的壓力及外力所產(chǎn)生的氣囊壁內(nèi)拉應(yīng)力；這種設(shè)計既滿足了結(jié)構(gòu)的氣密性要求，又滿足了結(jié)構(gòu)的受力性能要求。

3、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)體系中氣囊薄膜材料強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，且利用氦氣作為充氣氣體，具有良好的自潔性和耐候性，容易加工成各種曲面形狀，進(jìn)一步減輕了結(jié)構(gòu)自重，適合建造超大跨度的建筑結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明設(shè)計的系留空間結(jié)構(gòu)體系呈曲面形狀，受力合理、結(jié)構(gòu)自重輕、施工方便，適用于輕型機(jī)庫、大跨度公共建筑、有密封要求的大跨度工工業(yè)建筑、倉儲及臨時建筑。

5、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)體系為柔性體系，抗震性能好；且各個構(gòu)件之間的連接簡單具有便于拆裝移動和運輸、施工速度快、可重復(fù)應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點。

6、本發(fā)明的充氣氣囊空腔內(nèi)充氮氣，具有環(huán)保性能好，能源消耗少，且氦氣不會污染大氣，同時可以回收再利用，是一種可以循環(huán)利用的資源。

7、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系容易形成密閉空間，尤其適合于某些要求密封的工作環(huán)境；而且本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，既可用來建設(shè)臨時性建筑，也可建設(shè)永久性建筑。

8、本發(fā)明中的錨碇系統(tǒng)承擔(dān)將系留屋蓋結(jié)構(gòu)錨固于地面的作用，有效的防止了形成屋蓋的充氣氣囊升空。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)體系平面布置呈矩形時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)體系平面布置呈圓形時的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中充氣氣囊單元示意圖。

圖4為本發(fā)明中相鄰的充氣氣囊單元之間通過第一連接膜熱合連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中吊掛帶與環(huán)形加勁帶連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明中充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)連接的正面示意圖。

圖7為本發(fā)明中充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)連接的平面示意圖。

附圖標(biāo)記：1―充氣氣囊單元、2―豎向支撐、3―錨碇結(jié)構(gòu)、4―連系梁、5―斜拉索、6―錨固件、7―剪刀撐、8―吊掛帶、9―環(huán)形加勁帶、91―縱向環(huán)形加勁帶、92―橫向水平環(huán)形加勁帶、93―縱向環(huán)形加勁帶加勁帶、10―第一連接膜、11―豎向連接桿件、12―綁帶、13―第二連接膜。

具體實施方式

本發(fā)明提供一類新型空間結(jié)構(gòu)體系，這種系留空間結(jié)構(gòu)體系采用充滿氦氣的充氣氣囊作為屋面受力及圍護(hù)結(jié)構(gòu)，利用充氣氣囊內(nèi)的氣體提供的浮力抵抗屋面材料自重，同時通過計算分析，合理控制充氣氣囊單元1內(nèi)部氣壓，使充氣氣囊單元1具備一定的剛度，從而抵抗外部風(fēng)雨荷載。充氣氣囊單元1由內(nèi)膜和外膜組成，其中內(nèi)膜為阻氣層，其作用是防止氣體的泄漏和滲透，外膜為持力層，主要作用是承擔(dān)由充氣氣囊單元1內(nèi)部的壓力及外力所產(chǎn)生的充氣氣囊單元1壁內(nèi)拉應(yīng)力。

這種系留空間結(jié)構(gòu)體系，包括有形成屋蓋的充氣氣囊、用于支撐充氣氣囊的支撐結(jié)構(gòu)以及連接在支撐結(jié)構(gòu)底部與地面之間的錨碇結(jié)構(gòu)3；所述充氣氣囊空腔內(nèi)充有氦氣，整體呈曲面形狀，由充氣氣囊單元1依次拼接而成；所述充氣氣囊單元1為雙層膜結(jié)構(gòu)，包括外膜持力層和內(nèi)膜阻氣層；相鄰兩個充氣氣囊單元1之間通過外膜連接；所述充氣氣囊單元1的外部設(shè)有環(huán)形加勁帶9和用于吊裝的吊掛帶8；所述支撐結(jié)構(gòu)包括有沿充氣氣囊邊緣平行間隔布置的豎向支撐2和連接在相鄰豎向支撐2頂部之間的連系梁4；所述充氣氣囊連接在支撐結(jié)構(gòu)的頂部；所述錨碇結(jié)構(gòu)3為重力式錨碇。

本實施例中，所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈矩形或者呈圓形或者呈橢圓形。

本實施例中，所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈矩形時，充氣氣囊由圓柱形的充氣氣囊單元1拼接而成；所述系留空間結(jié)構(gòu)體系的平面布置呈圓形或者橢圓形時，充氣氣囊由球形的充氣氣囊單元1拼接而成。

本實施例中，所述充氣氣囊單元1的外膜之間通過粘接在外膜上的第一連接膜10熱合連接或者通過粘接連接或者通過縫紉連接。

本實施例中，所述環(huán)形加勁帶9包括沿著豎切面的外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元1外側(cè)的豎向環(huán)形加勁帶91，沿著水平切面外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元1外側(cè)中部的水平環(huán)形加勁帶92以及沿著縱切面的外邊緣、環(huán)箍在充氣氣囊單元1外側(cè)中部的縱向環(huán)形加勁帶93；所述吊掛帶8連接在環(huán)形加勁帶9的下方。

本實施例中，當(dāng)充氣氣囊單元1為圓柱形時，充氣氣囊單元1的外部的縱向環(huán)形加勁帶91有一組，沿縱向平行間隔環(huán)箍在充氣氣囊單元1外側(cè)。

本實施例中，當(dāng)充氣氣囊位于支撐結(jié)構(gòu)頂部上方時；充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)之間通過位于豎向支撐2上方的吊掛帶8連接，吊掛帶8的一端連接在環(huán)形加勁帶9底端，另一端連接在豎向支撐2的頂部；

當(dāng)充氣氣囊位于支撐結(jié)構(gòu)的頂部之間時；充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)之間通過第二連接膜13、豎向連接桿件11以及連接在第二連接膜13與豎向連接桿件11之間的綁帶12連接；所述第二連接膜13連接在充氣氣囊端部外膜上、靠近豎向支撐2一側(cè)，第二連接膜13上豎向間隔開有孔洞；所述豎向連接桿件11連接在豎向支撐2上、位于充氣氣囊的一側(cè)。

本實施例中，所述豎向支撐2外側(cè)設(shè)有斜拉索5，斜拉索5的一端連接在豎向支撐2的上部，斜拉索5的另一端通過錨固件6與地面連接。

本實施例中，相鄰兩根豎向支撐2支撐之間還設(shè)有剪刀撐7。

在整個結(jié)構(gòu)體系中，氣體產(chǎn)生的浮力和外部荷載作用首先通過充氣氣囊傳至周圍支撐結(jié)構(gòu)，再通過支撐結(jié)構(gòu)中的豎向支撐傳至錨碇結(jié)構(gòu)也可以通過斜拉索傳至錨固件6。合理的連接方式是實現(xiàn)系留空間結(jié)構(gòu)體系的必要條件，包括單制作過程中各部件的連接方式、充氣氣囊單元1與充氣氣囊單元1之間的連接方式，充氣氣囊與支承結(jié)構(gòu)之間的連接方式等。無論是焊接連接方式還是熱合或綁帶連接方式，均需通過合理的參數(shù)設(shè)計和工藝試驗確保達(dá)到等強(qiáng)連接的效果。

這種系留空間結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方法，包括步驟如下。

步驟一：根據(jù)建筑圖紙或業(yè)主要求確定系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸和結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式。

步驟二：初步確定氣囊外膜、內(nèi)膜的膜材型號和充氣氣囊內(nèi)的氣體內(nèi)壓；內(nèi)膜膜材應(yīng)選用阻氦能力強(qiáng)的材料；外膜膜材的選用一般情況下，跨度越大，應(yīng)選用強(qiáng)度更高的外膜膜材；同時充氣氣囊內(nèi)的氣體內(nèi)壓也應(yīng)適當(dāng)增加；內(nèi)膜和外膜膜材的密度和彈性模量必須由試驗準(zhǔn)確確定。

步驟三：根據(jù)步驟一確定的系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸、平面布置形式和步驟二確定的膜材型號對應(yīng)的材料參數(shù)建立系留空間結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)有限元分析模型；在建立結(jié)構(gòu)有限元分析模型時，將氦氣及包裹氦氣的內(nèi)膜視為均質(zhì)彈性實體單元,根據(jù)內(nèi)膜的變形性能調(diào)整內(nèi)膜的彈性模量取值，其中變形性能與氣體內(nèi)壓及內(nèi)膜厚度有關(guān)；將外膜視為薄膜單元，內(nèi)部均質(zhì)彈性實體單元與外膜單元之間建立接觸關(guān)系；所述接觸關(guān)系兩層材料連接在一起，互相之間可以產(chǎn)生相對滑動變形，再根據(jù)氦氣密度對模型施加浮力。

步驟四：采用有限元軟件進(jìn)行充氣氣囊的受力計算分析；包括充氣氣囊曲面形狀的確定，這里的充氣氣囊曲面形狀是指三維可加工的真實模型，使用期間考慮風(fēng)荷載或者雪荷載作用下充氣氣囊外膜的應(yīng)力分析，驗算充氣氣囊外膜在使用期間所能產(chǎn)生的最大應(yīng)力以及在分析過程中施加的氦氣產(chǎn)生的浮力；此處內(nèi)膜的變形性能一般情況下不用考慮，因為內(nèi)膜彈性模量低，在這種結(jié)構(gòu)體系中能夠適應(yīng)可能產(chǎn)生的各種變形而不至于產(chǎn)生過大應(yīng)力。

步驟五：根據(jù)步驟四中的計算結(jié)果，驗算內(nèi)膜的變形性能是否滿足使用要求；根據(jù)外膜的應(yīng)力計算結(jié)果，驗算外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)是否滿足使用要求。

步驟六：當(dāng)內(nèi)膜的變形性能滿足使用要求以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)滿足使用要求時，分析支撐結(jié)構(gòu)所受反力情況，根據(jù)反力確定錨碇結(jié)構(gòu)3的重量和尺寸。

步驟七：補(bǔ)充驗算充氣成型過程中，系留空間結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的臨時性不利狀況，合理的設(shè)置環(huán)形加勁帶9。

步驟八：進(jìn)行充氣氣囊單元1的外膜與內(nèi)膜的加工圖設(shè)計、充氣氣囊單元1與充氣氣囊單元1的連接節(jié)點設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)與充氣氣囊的連接節(jié)點設(shè)計、錨碇結(jié)構(gòu)3設(shè)計、錨碇結(jié)構(gòu)3與支撐結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點設(shè)計，并繪制整個系留空間結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙。

步驟九：根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行充氣氣囊、下部支撐結(jié)構(gòu)及錨碇結(jié)構(gòu)3的加工制作。

本實施例中，所述步驟一中，根據(jù)建筑圖紙或業(yè)主要求確定系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸和結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式；結(jié)構(gòu)體系的平面布置形式包括圓柱形充氣氣囊單元1的排列布置形式或者球形充氣氣囊單元1的排列布置形式；系留空間結(jié)構(gòu)體系的尺寸包括結(jié)構(gòu)體系跨度、矢高以及充氣氣囊單元1的尺寸；所述步驟二中，充氣氣囊外膜、內(nèi)膜的膜材型號的確定以及充氣氣囊內(nèi)的氣體內(nèi)壓的確定均是根據(jù)充氣氣囊在充氦氣后，充氣氣囊所受的浮力大于自重，充氣氣囊實現(xiàn)零彎矩或反向彎矩。

本實施例中，所述步驟五中，當(dāng)內(nèi)膜的變形性能以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)中有一項不滿足使用要求時，重復(fù)步驟二至步驟五的過程，直至內(nèi)膜的變形性能以及外膜的材料強(qiáng)度的安全系數(shù)均滿足使用要求，再進(jìn)行步驟六。