索膜結(jié)構(gòu)

索膜結(jié)構(gòu)是用高強度柔性薄膜材料經(jīng)受其它材料的拉壓作用而形成的穩(wěn)定曲面，能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其造型自由、輕巧、柔美，充滿力量感，節(jié)能、使用安全等優(yōu)點，因而使它在世界各地受到廣泛應用，膜結(jié)構(gòu)建筑作為新的建筑形式于本世紀五十年代在國際上開始出現(xiàn)，至今已有四十多年的歷史，特別是到了七十年代以后膜結(jié)構(gòu)的應用得到了迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為建筑師們提供了超出傳統(tǒng)建筑模式以外的新選擇。在張拉膜結(jié)構(gòu)設計階段所要考慮的要點有：1，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果。

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膜結(jié)構(gòu)

張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結(jié)構(gòu)（桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件）。

膜材一種新興的建筑材料，已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當?shù)念A張力。此外，要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力；而膜結(jié)構(gòu)是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得小內(nèi)力增長的。當膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時，可產(chǎn)生兩種回復力：一個是由幾何變形引起的；為了尋求膜結(jié)構(gòu)的合理的幾何外形，需要通過計算機的多次迭代才能得到。另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就應盡量形成負高斯曲面，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”?！案唿c”通常是由桅桿來提供的，也許是由于這個原因，有些文獻上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)（suspension membrane）。

索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外，索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結(jié)構(gòu)提供附加支撐，從而保證不會因膜材的破損而造成支承結(jié)構(gòu)的倒塌。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實現(xiàn)可移動、可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。

膜結(jié)構(gòu)的預應力和二次張拉

膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依賴于膜內(nèi)預應力的保持。預應力的水平影響膜在荷載作用下的變形。如果預應力太低.膜就會產(chǎn)生較大位移，在風作用下發(fā)生顫振。

因為膜結(jié)構(gòu)膜材在荷載的持續(xù)作用下會產(chǎn)生松弛和徐變，所以在使用期間膜內(nèi)預應力會發(fā)生變化。用于特定結(jié)構(gòu)的膜結(jié)構(gòu)膜材性能可以通過雙軸試驗來確定，并應用于預應力設計中。