膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì)、找形分析、荷載分析、裁剪分析等
四大問(wèn)題。 
  1)通過(guò)體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定
各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。
  2)找形分析又稱為初始形態(tài)分析，主要內(nèi)容是尋找并確定一個(gè)滿足膜
內(nèi)力平衡條件同時(shí)又接近設(shè)計(jì)者預(yù)想造型的曲面。由于膜材料本身沒(méi)有抗
壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)度也很差，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)張應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀
態(tài)，因此膜曲面形狀最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。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析
的方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法、以及有限單元法等。
  3)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，因此要精確計(jì)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(gè)目的是確定索、
膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)
力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在最不利荷載作用下應(yīng)力
不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。
  4)剪裁分析就是在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的曲面形體上尋求合理的裁剪線位置
及其分布，然后按照一定的方法將三維曲面展開(kāi)為二維平面。因?yàn)槟げ牧?br />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(guò)高，膜材徐變加大，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少，對(duì)
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(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成
的膜結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形
成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，這正
是裁剪分析的主要內(nèi)容。
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