張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

　　從結(jié)構(gòu)方式上大致可分為骨架式、張拉式、充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式。

　　1.骨架式膜結(jié)構(gòu)(Frame Supported Structure) 以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架后，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形 式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制， 且 經(jīng)濟(jì) 效益高等特點(diǎn)，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。青島 音樂 廣場(chǎng)

　　2.張拉式膜結(jié)構(gòu)(Tension Suspension Structure) 以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式。 近年來(lái)，大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成 鋼索網(wǎng)來(lái)支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高，結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)，且具豐 富的表現(xiàn)力，所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。

　　3.充氣式膜結(jié)構(gòu)(Pneumatic Structure) 充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣 壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓 來(lái)支撐，及鋼索作為輔助材，無(wú)需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工 快捷，經(jīng)濟(jì)效益高，但需維持進(jìn)行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在持續(xù)運(yùn)行及機(jī)器 維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。

　　膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容 ：

　　1，初始態(tài) 分析 ：確保生成形狀穩(wěn)定、應(yīng)力分布均勻的三維平衡曲面，并能夠抵抗各種可能的荷載工況;這是一個(gè)反復(fù)修正的過(guò)程。

　　2，荷載態(tài)分析：張拉膜結(jié)構(gòu)自身重量很輕，僅為鋼結(jié)構(gòu)的1/5，混凝土結(jié)構(gòu)的1/40;因此膜結(jié)構(gòu)對(duì)地震力有良好的適應(yīng)性，而對(duì)風(fēng)的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于 目前 觀測(cè)資料尚少，故對(duì)膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常采用安全系數(shù)法。

　　3，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的確定，及對(duì)支承結(jié)構(gòu)的有限元分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方法 與膜結(jié)構(gòu)不同時(shí)，應(yīng)注意不同設(shè)計(jì)方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換。

　　4，連接設(shè)計(jì)：包括螺栓、焊縫和次要構(gòu)件尺寸。

　　5，剪裁設(shè)計(jì)：這一過(guò)程應(yīng)具備必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補(bǔ)償值(應(yīng)通過(guò)雙軸拉伸試驗(yàn)確定)。


 

　　膜結(jié)構(gòu)在方案階段需要考慮的問(wèn)題有：

　　1，預(yù)張力的大小及張拉方式;

　　2，根據(jù)控制荷載來(lái)確定膜片的大小和索的布置方式;

　　3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪);

　　4，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，以避免應(yīng)力集中;5，考慮膜材的運(yùn)輸和吊裝;

　　6，耐久性與防火考慮。

　　在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段所要考慮的要點(diǎn)有：

　　1，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學(xué)效果;

　　2，細(xì)化支承結(jié)構(gòu)，以充分表達(dá)透明的空間和輕巧的形狀;

　　3，簡(jiǎn)化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn)降低現(xiàn)場(chǎng)施工量。


 

　　膜結(jié)構(gòu)研究的主要問(wèn)題有：

　　1，找形(Form-finding)或更進(jìn)一步叫“形態(tài) 理論 ”;

　　2，考慮膜材松弛和各向異性下的結(jié)構(gòu)響應(yīng);

　　3，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性;

　　4，裁剪優(yōu)化;

　　5，膜與索及支承結(jié)構(gòu)間的相互作用。