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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。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。安全性：按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設計的的輕型張拉膜結構具有足夠的安全性。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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膜結構的主要特點：

藝術性、經濟性、耐用性、自潔性、透光性、省能源、能防火、大跨度。

膜結構的應用范圍：

膜結構的結構自重輕，結構簡單可靠，具有良好的造型和自潔性，施工簡單快捷，適合以下各種場合使用：

文化設施--展覽中心、劇場、會議廳、博物館、植物園、水族館等 體育設施--體育場、體育館、健身中心、游泳館、網(wǎng)球館、籃球館等 商業(yè)設施--商場、購物中心、酒店、餐廳、商店門頭(挑檐)、商業(yè)街等 交通設施--機場、火車站、公交車站、收費站、碼頭、加油站、天橋連廊等 工業(yè)設施--工廠、倉庫、科研中心、處理中心、溫室、物流中心等

景觀設施--建筑入口、標志性小品、步行街、停車場等

為什么膜結構越來越受歡迎呢

首先，是一種公用建筑物，是由建設單位出資進行修建，所以這種產品的首要要求就是耐用穩(wěn)固，金屬都是金屬支撐柱，然后其上進行焊接等工藝加裝頂棚。如果是采用的聚碳酸酯材料作為頂棚的話，采用螺栓固定。相對于膜結構來說，整體能承受的載荷會小很多，遇到劇烈的暴風雨天氣，頂棚會和支撐件分離。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。而膜結構受力點小，單位尺寸上能承受的壓強高，因此在多次的實踐中，膜結構都穩(wěn)固如山。

透光性：金屬的頂棚一般都是采用聚碳酸酯材料或者是彩鋼板，二者的透光性和膜結構相比，膜結構材料的透光性達到13%，而且膜結構作為一種高分子布的話，不會因為長時間的直曬變黃，也不會物理特性發(fā)生變化，比如變脆，軟化等現(xiàn)象。 的重量輕，膜結構布是一種建筑織物，能承受高強度的沖擊和拉伸，而且可以任意變形。為什么膜結構越來越受歡迎呢膜結構是近年來在國內開始流行的一種新式的結構。

因此膜結構在行業(yè)內有“不破玻璃”的稱號。同時成本只有其它結構的一半或者更少。 藝術性：膜結構較值得一提的是它可以根據(jù)支撐構件的位置和高低排列組成不同的形狀，這在金屬上是無法想象的。國外對這種膜材的開發(fā)和應用比較成熟，生產廠家也很多，如德國Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會社、美國Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。如在頂部通過拉伸索，使膜結構布邊沿向上翻起。這要是在彩鋼上只能通過對彩鋼板進行預熱加工才行，需要耗費極大的代價。

而在膜結構材料上，通過支撐和張拉索就能構成。所以膜結構可以通過自身柔美的曲線和周圍的藝術景觀結合起來，給人以美的享受。

膜結構建筑特點

1.3 施工方便

膜材可以在工廠預制成卷材成品,與鋼材一樣便于工業(yè)化生產,便于運輸安裝,施工時也不需搭建腳手架,工期較短。1979年能容納5萬人的美國卡理阿體育館,只用了十幾個月,現(xiàn)在建造較大型的膜結構建筑,只需幾個月就能完工。