膜材一種新興（xìng）的建築材料，已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之（zhī）後的“第六種建築材料”。膜材本身不能受壓也不能（néng）抗彎，所以要使 膜結構正常工（gōng）作就必須引（yǐn）入（rù）適當的預張（zhāng）力。此外，要保證膜結（jié）構正常工作的（de）另一個重要條件就（jiù）是要（yào）形成互反曲麵。傳統結構為了（le）減小結構（gòu）的變形就必須增加結構的抗力;而 膜結構是（shì）通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內力增長（zhǎng）的。當膜（mó）結構在平衡位置附近（jìn）出現變形時，可產（chǎn）生兩種回複力：一個是由幾何變形引起的;另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度（dù）大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就（jiù）應盡量形成負高斯曲麵，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點（diǎn）”。“高點”通常是由桅杆來提供的，也許是由於這個原因，有些文（wén）獻上也（yě）把 張（zhāng）拉膜結構叫做懸掛膜結構(suspension membrane)。 索作為膜（mó）材的彈性邊界，將（jiāng）膜材劃分為一係列膜片，從（cóng）而減小了膜材的（de）自由支承長（zhǎng）度，使薄膜表麵（miàn）更易形成較大（dà）的曲率（lǜ）。有文獻指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋麵積（jī）不宜大於500平米。此外，索的另一個重要作用就是（shì）對桅杆等支（zhī）承結構提供附加支撐，從而保證不會因膜材（cái）的（de）破損而造成支承結構的倒塌。
膜結構設計主要包括以下內容：
1，初始態分（fèn）析：確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡（héng）曲麵，並能夠抵抗各種可（kě）能的荷載工況;這是一個反複修正的過程。
2，荷載態分析：張拉膜結構自身重量很輕，僅為鋼結構的（de）1/5，混凝土結構（gòu）的1/40;因此膜結構對地震力有良好（hǎo）的（de）適應性，而對風的作（zuò）用較（jiào）為敏感。此（cǐ）外還要（yào）考慮雪荷載和（hé）活荷載的作用。由於目前觀測資料尚（shàng）少（shǎo），故對膜結構的設計通常采用安全係數法。
3，主要結（jié）構構件尺寸的確定（dìng），及（jí）對支（zhī）承結構（gòu）的（de）有限元分析。當支（zhī）承（chéng）結構的設（shè）計方（fāng）法與膜結構不同時，應（yīng）注意不同設計方法間的係數轉換。
4，連接設計：包括螺栓、焊（hàn）縫和次要構（gòu）件尺寸。
5，剪裁設計：這（zhè）一過程應具備必要的試驗數據，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值(應通過（guò）雙（shuāng）軸拉伸試驗確定)。
膜結構車棚在方案階段（duàn）需要考慮的問題（tí）有：
1，預張力的大（dà）小及張拉方式;
2，根據控製荷載來（lái）確定膜片（piàn）的大（dà）小和索的布置方式;
3，考（kǎo）慮膜麵及其固定件的形狀以避免積水(雪);
4，關（guān）鍵節點的設（shè）計，以避免（miǎn）應力集中;
5，考慮膜材的運輸和吊（diào）裝;
6，耐久（jiǔ）性與防火考慮（lǜ）。
在膜結構設計階段所要考慮的要點有：
1，保證（zhèng）膜麵有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果;
2，細化支承結構，以充（chōng）分（fèn）表達透明的空間和輕巧的形狀;
3，簡化膜與支（zhī）承結構間的連接節點，降（jiàng）低現場施工（gōng）量。
1，找形(Form-finding)或更進一步叫“形態理論”;
2，考慮膜材鬆弛和各向異性下（xià）的結構響應;
3，結構在風（fēng）荷載作用下（xià）的動力穩定性;
4，裁剪優化;
5，膜與索及支承結構間的相互作用。 |
