专业讲台：膜结构该怎么设计

烨兴提示：近日，国际体育仲裁法庭宣布，因服用兴奋剂，罗马尼亚举重运动员辛克勒扬和俄罗斯拳击运动员阿洛伊安在2016年里约奥运会上获得的奖牌被剥夺。荣誉，是靠自身实力取得的，违规取巧，是得不到善终的。今天，烨兴小编将和大家聊一下在膜结构建筑领域中的硬实力之一——膜结构的设计。

近日，国际体育仲裁法庭宣布，因服用兴奋剂，罗马尼亚举重运动员辛克勒扬和俄罗斯拳击运动员阿洛伊安在2016年里约奥运会上获得的奖牌被剥夺。荣誉，是靠自身实力取得的，违规取巧，是得不到善终的。今天，烨兴小编将和大家聊一下在膜结构建筑领域中的硬实力之一——膜结构的设计。

总的来说，膜结构的设计包括体形设计、初始平衡形状分析、载荷分析、裁剪分析等四大问题。在这里只简单说一下概念性的东西，如需详细了解，可以点击客服联系我们烨兴的资深设计师。以下是具体情况：

通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量，确定各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。

在业界，初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度，抗剪强度很差，因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高。对膜结构而言，任何时候不存在无应力状态，因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡，并以此为基准进行载荷分析和裁剪分析。

目前膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大，且随着形状的改变，荷载分布也在改变，因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。

载荷分析的另一个目的是确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向减少，这就要求施加初始张应力的程度满足最不利载荷作用下应力不致减少到零，即不出现褶皱。因为膜材料比较轻柔，自振频率很低。在风荷载作用下极易产生风振，导致膜材料破坏。如果初始预应力施加过高，膜材涂变加大，已老化且强度储备少，对受力构件强度要求也高，增加施工安装难度。因此初始预应力的确定要通过载荷计算来确定。经过找形分析而形成的膜结构通常为三维不可展空间曲面，如何通过二维材料的裁剪，张拉形成所需要的三维空间曲面，是整个膜结构工程中最关键的一个问题，这正是裁剪分析的主要内容。

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