春风送长空 轻盈随心舞----膜结构设计

“髣髴兮若轻云之蔽月，飘飖兮若流风之回雪。”说得就是体态轻盈的膜结构吧。

首先来欣赏一下优美的膜结构图片吧。

膜结构的选型 

应根据建筑造型需要和支承条件等 通过综合分析确定 可选用下列形式 ：

整体张拉式膜结构 、骨架支承式膜结构 、索系支承式膜结构

空气支承膜结构 或由以上形式组合成的结构

膜结构设计主要包括以下内容：

1，初始态分析：确保生成形状稳定、应力分布均匀的三维平衡曲面，并能够抵抗各种可能的荷载工况；这是一个反复修正的过程。

2，荷载态分析：张拉膜结构自身重量很轻，仅为钢结构的1/5，混凝土结构的1/40；因此膜结构对地震力有良好的适应性，而对风的作用较为敏感。此外还要考虑雪荷载和活荷载的作用。由于目前观测资料尚少，故对膜结构的设计通常采用安全系数法。

3，主要结构构件尺寸的确定，及对支承结构的有限元分析。当支承结构的设计方法与膜结构不同时，应注意不同设计方法间的系数转换。

4，连接设计：包括螺栓、焊缝和次要构件尺寸。膜结构的连接件应具有足够的强度 刚度和耐久性 应不先于所连接的膜材 拉索或钢构件破坏 并不产生影响结构受力性能的变形 连接处的膜材应不先于其他部位的膜材破坏膜结构的连接件应传力可靠 并减少连接处应力集中。膜材之间的主要受力缝宜采用热合连接 ，其他连接缝也可采用粘结或缝合连接。

5，剪裁设计：这一过程应具备必要的试验数据，包括所选用膜材的杨氏模量和剪裁补偿值（应通过双轴拉伸试验确定）。

6，必 要时还应进行施工过程验算

膜结构在方案阶段需要考虑的问题有：  

1，预张力的大小及张拉方式；2，根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式；

3，考虑膜面及其固定件的形状以避免积水（雪）；   4，关键节点的设计，以避免应力集中；

5，考虑膜材的运输和吊装；    6，耐久性与防火考虑。

7， 应在满足膜面应力平衡的条件下， 使结构体系保持稳定 ， 还应考虑使用阶段部分膜片破坏或部分索退出工作以及不同部位膜单元进行第二次张拉或更换对整体结构的影响

 在张拉膜结构设计阶段所要考虑的要点有：

1，保证膜面有足够的曲率，以获得较大的刚度和美学效果；

2，细化支承结构，以充分表达透明的空间和轻巧的形状；

3，简化膜与支承结构间的连接节点，降低现场施工量。