膜結構設計

膜結構的設計主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。1970年日本大阪世界博覽會中的美國館,屋面重量每平方米僅1122kg。通過體形設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、結構形式，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應力來提高，對膜結構而言，任何時候不存在無應力狀態(tài)，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預應力條件下的力學平衡，并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。膜結構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。膜結構考慮的荷載一般是風載和雪載。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，因此要準確計算結構的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預張力。在外荷載作用下膜中一個方向應力增加而另一個方向應力減少，這就要求施加初始張應力的程度要滿足在較不利荷載作用下應力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產(chǎn)生風振，導致膜材料破壞，如果初始預應力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預應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構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，是整個膜結構工程中較關鍵的一個問題。

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膜結構的優(yōu)勢

①膜結構能夠覆蓋大跨度空間：因為重量輕，膜結構中利用的薄膜材料，每平方米重量只要一公斤。加上電纜，鋼結構高強度材料的采取，并夸大體系簡樸、公道，大多數(shù)的軸向力通報，使膜結構跨度大空間，構成開放的無柱大跨度結構體系。

②具有杰出的透光性和自潔：具有杰出的保溫機能，恒泰宏膜結構工程有限公司膜材料的表面，聚偏氟乙烯）聚偏氟乙烯包覆。定期檢查支承結構、索(特別是那些深入固定端的)、夾板和螺栓連接等處的腐蝕情況。對太陽熱能可反射70%膜本身接收17%傳熱是只要13%，透光率是20%個很好的自潔凈機能。經(jīng)過10年的太陽直接輻射，它的亮度仍能保存70%。

③修建高雅：以其奇特和斑斕的大要模型，膜結構修建在第二十一世紀較有代表性的和有前程的修建情勢。突破純系發(fā)展形式。簡練，明快，剛度和矯捷性，力與美的連絡，顯得耳目一新的感受，同時為修建師供應了更大的設想和創(chuàng)作發(fā)覺空間。

④防火和抗震性：它能夠很好的滿足防火要求。因為結構重量輕，恒泰宏膜結構的膜材料具有的阻燃性和耐高溫。它是一個矯捷的結構和變形才氣，以是抗震機能好。

⑤施工周期短：現(xiàn)場只裝配，膜材料的切割，共同構成骨架，鋼結構，鋼電纜制造工廠。施工簡樸，施工周期短的保守結構。

膜結構被人們喜歡的特點

對于膜結構來說，它主要被人們喜歡的特點主要由以下幾點。

1.由于膜結構屬于鋼結構的一種，為此它的強度高、重量輕，搭建的跨度比較大。膜結構主要采用的材料上主要是鋼材、鋼索、膜材料等等。

2.膜結構具有藝術性，它可以和美學很好的結合起來，在造型上可由很多樣式，由于它的特殊構造，所形成的雙曲流線是正、負高斯曲率的，就是我們所常見的馬鞍形，并且通過其他的骨架結構來對它進行支撐，這樣才可以實現(xiàn)造型形態(tài)的多樣化，將力與美實現(xiàn)的結合。一旦發(fā)現(xiàn)膜材被劃破、嚴重磨傷等現(xiàn)象時，應及時采取有效措施以免磨傷更加嚴重，或通知廠商派人修復，鋼構件表面不得遭受硬物打擊與劃傷，不得接觸各種酸性、堿性和有機i溶劑。

3.透光性比較好，由于其厚度在1mm左右，在白天可透射比達到20%。

4.具有自潔性，它的自潔性主要是膜材料表面加涂了防護層，防護層主要是聚氟乙烯、酸等構成可耐高溫，不會發(fā)粘，從而在落到膜材料的灰塵可依靠雨水或者自然風來達到自潔的特性。

5.經(jīng)濟性能好，如果采用膜結構，可減少很多成本，其次膜結構的搭建時間段，在應用大跨度時就更經(jīng)濟了。

膜結構的設計與施工

初始預應力要通過荷載計算來確定。經(jīng)過找形分析而形成的膜結構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,是整個膜結構工程中的關鍵問題,是裁剪分析的主要內(nèi)容。

施工時,應根據(jù)膜面的尺寸和施工場地的條件,認真確定膜材的結合位置,以及膜材的捆包、搬運和展開。