膜結(jié)構(gòu)

只有正確表達結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強大的說服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對于張拉膜結(jié)構(gòu)，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結(jié)構(gòu)本身就是造型；“鳥巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。換句話說，不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的，因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其“力”與“形”的結(jié)合。

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膜結(jié)構(gòu)建筑特點

1.5 費用低

膜材本身就是裝修材料,可減少建筑物二次裝修費用;膜結(jié)構(gòu)建筑屋面的膜材透光性好,能透過大量柔和的自然光,降低白天的照明費用以及整個建筑的供熱與空調(diào)費用。對于同等大小的建筑,采用膜結(jié)構(gòu),其成本只相當(dāng)于傳統(tǒng)建筑的二分之一或更少。特別是建造短期應(yīng)用的大跨度建筑時,就更為合算。目前膜結(jié)構(gòu)除了用于體育館、體育場等體育設(shè)施之外,還廣泛應(yīng)用于商業(yè)、教育、交通運輸設(shè)施等。如今,膜結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于各類建筑結(jié)構(gòu)中,如:體育場館、游泳館、商場、大面積溫室、公共建筑、廠房設(shè)施等。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟

常用的計算機找形方法：

（3）有限單元法

有限單元法（FiniteElementMethod）初是用來計算索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的非線性迭代方法，但現(xiàn)在已成為較普遍的索膜結(jié)構(gòu)找形方法。其基本算法有兩種，即從初始幾何開始迭代和從平面狀態(tài)開始迭代。顯然，從初始幾何開始迭代找形要比從平面狀態(tài)開始來得有效，且所選用的初始幾何越是接衡狀態(tài)，計算收斂越快，但初始幾何的選擇并非容易之事。兩種算法中均需要給定初始預(yù)應(yīng)力的分布及數(shù)值。（4）、下料員對技術(shù)交底領(lǐng)會后，再次校對膜材品種、型號、顏色，并熟悉每一片膜材尺寸，準確下料，并做好標記。在用有限元法找形時，通常采用小楊氏模量或者干脆略去剛度矩陣中的線性部分，外荷載在此階段也忽略。

有限元迭代過程中，單元的應(yīng)力將發(fā)生改變。求得的形狀除了要滿足平衡外，還希望應(yīng)力分布均勻，大小合適，以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度。因此，找形過程中還有個曲面病態(tài)判別和修改的問題，或者叫形態(tài)優(yōu)化（包括幾何形態(tài)優(yōu)化、應(yīng)力形態(tài)優(yōu)化和剛度形態(tài)優(yōu)化等）。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達到40%，而有的膜材則是不透光的。用有限元法找形的軟件有澳大利亞FABDES等。

經(jīng)過找形確定的結(jié)構(gòu)初始形狀滿足了初應(yīng)力平衡條件并達到預(yù)想的形狀，但其是否滿足使用的要求，還必須進行荷載效應(yīng)分析。

風(fēng)振動力分析

風(fēng)力可分成平均風(fēng)和脈動風(fēng)兩部分。平均風(fēng)的周期較長，其對結(jié)構(gòu)的作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力。脈動風(fēng)的周期較短，其對結(jié)構(gòu)的作用為動力性質(zhì)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小，自振頻率較低時，在脈動風(fēng)荷載的作用下可能產(chǎn)生較大的變形和振動，所以在設(shè)計索膜這類小剛度結(jié)構(gòu)時，應(yīng)進行風(fēng)振動力計算。此后持久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風(fēng)行，許多學(xué)者對膜結(jié)構(gòu)進行了深入的研究。索膜結(jié)構(gòu)具有振型頻譜密集、非線性特征和三維效應(yīng)不可忽略等特點，針對高層和橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振分析方法不能直接應(yīng)用。索膜結(jié)構(gòu)的響應(yīng)與荷載呈非線性關(guān)系，對于索膜結(jié)構(gòu)定義荷載風(fēng)振系數(shù)或陣風(fēng)系數(shù)在理論上也是不正確的。