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膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。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。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,因此膜曲面形状较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,并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。
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。维空间曲面,是整个膜结构工程中较关键的一个问题,这正是裁剪分析的主要内容。
膜结构按结构可分为:骨格式膜结构、张拉式膜结构、充气式膜结构。膜结构建筑形式的分类:骨架式膜结构,张拉式膜结构,充气式膜结构3种形式
膜结构作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其*特的形态及膜材本身的性能。恰由于此,用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。
膜结构特征:1、 轻质;2、 透光性;3、柔性;4、 雕塑感;5、 安全性。
膜结构设计主要包括以下内容: 1,初始态分析;2,荷载态分析;3,主要结构构件尺寸的确定,及对支承结构的有限元分析。;4,连接设计;5,剪裁设计
膜结构在方案阶段需要考虑的问题有: 1,预张力的大小及张拉方式; 2,根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式; 3,考虑膜面及其固定件的形状以避免积水(雪); 4,关键节点的设计,以避免应力集中; 5,考虑膜材的运输和吊装; 6,耐久性与防火考虑。
在张拉膜结构设计阶段所要考虑的要点有: 1,保证膜面有足够的曲率,以获得较大的刚度和美学效果; 2,细化支承结构,以充分表达透明的空间和轻巧的形状; 3,简化膜与支承结构间的连接节点,降低现场施工量。