膜結(jié)構(gòu)設(shè)計

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括體形設(shè)計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通過體形設(shè)計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。安全性：按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。在外荷載作用下膜中一個方向應(yīng)力增加而另一個方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在較不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強(qiáng)度儲備少，對受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結(jié)構(gòu)工程中較關(guān)鍵的一個問題。

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膜結(jié)構(gòu)的主要特點：

藝術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、耐用性、自潔性、透光性、省能源、能防火、大跨度。

膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：

膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)自重輕，結(jié)構(gòu)簡單可靠，具有良好的造型和自潔性，施工簡單快捷，適合以下各種場合使用：

文化設(shè)施--展覽中心、劇場、會議廳、博物館、植物園、水族館等 體育設(shè)施--體育場、體育館、健身中心、游泳館、網(wǎng)球館、籃球館等 商業(yè)設(shè)施--商場、購物中心、酒店、餐廳、商店門頭(挑檐)、商業(yè)街等 交通設(shè)施--機(jī)場、火車站、公交車站、收費站、碼頭、加油站、天橋連廊等 工業(yè)設(shè)施--工廠、倉庫、科研中心、處理中心、溫室、物流中心等

景觀設(shè)施--建筑入口、標(biāo)志性小品、步行街、停車場等

為什么膜結(jié)構(gòu)越來越受歡迎呢

首先，是一種公用建筑物，是由建設(shè)單位出資進(jìn)行修建，所以這種產(chǎn)品的首要要求就是耐用穩(wěn)固，金屬都是金屬支撐柱，然后其上進(jìn)行焊接等工藝加裝頂棚。如果是采用的聚碳酸酯材料作為頂棚的話，采用螺栓固定。相對于膜結(jié)構(gòu)來說，整體能承受的載荷會小很多，遇到劇烈的暴風(fēng)雨天氣，頂棚會和支撐件分離。膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢①膜結(jié)構(gòu)能夠覆蓋大跨度空間：因為重量輕，膜結(jié)構(gòu)中利用的薄膜材料，每平方米重量只要一公斤。而膜結(jié)構(gòu)受力點小，單位尺寸上能承受的壓強(qiáng)高，因此在多次的實踐中，膜結(jié)構(gòu)都穩(wěn)固如山。

透光性：金屬的頂棚一般都是采用聚碳酸酯材料或者是彩鋼板，二者的透光性和膜結(jié)構(gòu)相比，膜結(jié)構(gòu)材料的透光性達(dá)到13%，而且膜結(jié)構(gòu)作為一種高分子布的話，不會因為長時間的直曬變黃，也不會物理特性發(fā)生變化，比如變脆，軟化等現(xiàn)象。 的重量輕，膜結(jié)構(gòu)布是一種建筑織物，能承受高強(qiáng)度的沖擊和拉伸，而且可以任意變形。為什么膜結(jié)構(gòu)越來越受歡迎呢膜結(jié)構(gòu)是近年來在國內(nèi)開始流行的一種新式的結(jié)構(gòu)。

因此膜結(jié)構(gòu)在行業(yè)內(nèi)有“不破玻璃”的稱號。同時成本只有其它結(jié)構(gòu)的一半或者更少。 藝術(shù)性：膜結(jié)構(gòu)較值得一提的是它可以根據(jù)支撐構(gòu)件的位置和高低排列組成不同的形狀，這在金屬上是無法想象的。國外對這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會社、美國Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。如在頂部通過拉伸索，使膜結(jié)構(gòu)布邊沿向上翻起。這要是在彩鋼上只能通過對彩鋼板進(jìn)行預(yù)熱加工才行，需要耗費極大的代價。

而在膜結(jié)構(gòu)材料上，通過支撐和張拉索就能構(gòu)成。所以膜結(jié)構(gòu)可以通過自身柔美的曲線和周圍的藝術(shù)景觀結(jié)合起來，給人以美的享受。

膜結(jié)構(gòu)建筑特點

1.3 施工方便

膜材可以在工廠預(yù)制成卷材成品,與鋼材一樣便于工業(yè)化生產(chǎn),便于運輸安裝,施工時也不需搭建腳手架,工期較短。1979年能容納5萬人的美國卡理阿體育館,只用了十幾個月,現(xiàn)在建造較大型的膜結(jié)構(gòu)建筑,只需幾個月就能完工。