一,、膜結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算,。
二,、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級(jí)、使用年限,、使用功能,、結(jié)構(gòu)跨度、防火要求,、地區(qū)自然條件及膜材的耐用年限等要求進(jìn)行膜材選用,。
三、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載,、支承條件,、制作加工、施工工況及其它特殊條件進(jìn)行,。
四,、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括形狀設(shè)計(jì)、荷載分析,、裁剪設(shè)計(jì),、配件設(shè)計(jì)、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),。
五,、對(duì)膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì)、荷載分析,、裁剪設(shè)計(jì),，應(yīng)在考慮施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì),。
六,、膜材只能承受拉力,，不能承受壓力和彎矩。
七,、膜面的主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,，在荷載長(zhǎng)期作用下，最小主應(yīng)力應(yīng)大于等于維持其初始平衡形狀的應(yīng)力值,。
八,、膜結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮膜材的松弛,、徐變,、老化。
九,、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)考慮使用階段膜材替換對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。
十,、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮膜材破壞時(shí),，支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性,。
膜材分類編輯
膜材分類
目前建筑膜材廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是日本JISA-93所規(guī)定的A,、B、C三類,，是根據(jù)其防火性能的優(yōu)劣來劃分的,。
A類
A類，以玻璃纖維織物為基材涂PTFE而成,；
B類
B類次之,，以玻璃纖維織物為基材涂PVC而成；
C類
C類是三類中最次的,，以聚酯（滌綸）織物為基材涂PVC而成,。按涂層材料分，有聚四（PTFE）,、聚偏（PVDF）,、聚（PVF）、聚（PVC）,、聚氨酯
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)編輯一,、膜結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算,。 二,、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級(jí),、使用年限、使用功能,、結(jié)構(gòu)跨度,、防火要求、地區(qū)自然條件及膜材的耐用年限等要求進(jìn)行膜材選用,。 三,、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載、支承條件,、制作加工,、施工工況及其它特殊條件進(jìn)行。 四,、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括形狀設(shè)計(jì),、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì),、配件設(shè)計(jì),、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 五,、對(duì)膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì),、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì),，應(yīng)在考慮施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì),。 六、膜材只能承受拉力,，不能承受壓力和彎矩,。 七、膜面的主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,，在荷載長(zhǎng)期作用下,，最小主應(yīng)力應(yīng)大于等于維持其初始平衡形狀的應(yīng)力值。 八,、膜結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)考慮膜材的松弛、徐變,、老化,。 九、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)考慮使用階段膜材替換對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響,。 十、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮膜材破壞時(shí),，支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強(qiáng)度,、剛度及穩(wěn)定性,。膜材分類編輯膜材分類目前建筑膜材廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是日本JISA-93所規(guī)定的A、B,、C三類,，是根據(jù)其防火性能的優(yōu)劣來劃分的。A類A類,，以玻璃纖維織物為基材涂PTFE而成,；B類B類次之，以玻璃纖維織物為基材涂PVC而成,；C類C類是三類中最次的，以聚酯（滌綸）織物為基材涂PVC而成,。按涂層材料分,，有聚四（PTFE）、聚偏（PVDF）,、聚（PVF）,、聚（PVC）、聚氨酯（PU）,、橡膠等,。PTFE建筑膜材PTFE膜材是在超細(xì)玻璃纖維織物上涂以聚四樹脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能,，有優(yōu)良的抗紫外線,、抗老化性能和阻燃性能。另外,，其防污自潔性是所有建筑膜材中的,，但柔韌性差，施工較困難,，成本也十分驚人,。一些公司共同開發(fā)性膜材。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中,，使織物兩面皆有均勻的特氟隆,，使性的PTFE膜正式誕生。此后性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風(fēng)行,，許多學(xué)者對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究,。20年后跟蹤檢測(cè)結(jié)果表明，這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)只下降了20%~30%,，顏色也幾乎沒變,，膜的表層光滑，具有彈性,，大氣中的灰塵,、化學(xué)物質(zhì)微粒極難附著與滲透,，經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性，這足以顯示出PTFE膜材的強(qiáng)大生命力和廣闊的市場(chǎng)前景,。 目前國外對(duì)這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟,，生產(chǎn)廠家也很多。玻纖PVC建筑膜材這種膜材開發(fā)和應(yīng)用得比較早,，通常規(guī)定PVC涂層在玻璃纖維織物經(jīng)緯線交點(diǎn)上的厚度不能少于0.2mm,，一般涂層不會(huì)太厚，達(dá)到使用要求即可,。為提高PVC本身耐老化性能,，涂層時(shí)常常加入一些光、熱穩(wěn)定劑,，淺色透明產(chǎn)品宜加一定量的紫外吸收劑,，深色產(chǎn)品常加炭黑做穩(wěn)定劑。另外對(duì)PVC的表面處理還有很多方法,，可在PVC上層壓一層極薄的金屬薄膜或噴射鋁霧,，用云母或石英來防止表面發(fā)粘和沾污。玻纖有機(jī)硅樹脂建筑膜材有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)異的耐高低溫,、拒水,、抗氧化等特點(diǎn)，該膜材具有高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量,，另外還具有良好的透光性,。Vestar膜材就采用這種樹脂對(duì)玻璃纖維布涂覆而制成的，目前這種膜材應(yīng)用的不多,，生產(chǎn)廠家也較少,。張拉膜張拉膜玻纖合成橡膠建筑膜材合成橡膠（如丁腈橡膠，氯丁橡膠）韌性好,，對(duì)陽光,、臭氧、熱老化穩(wěn)定,，具有突出的耐磨損性,、耐化學(xué)性和阻燃性，可達(dá)到半透明狀態(tài),，但由于容易發(fā)黃,，故一般用于深色涂層。膨化PTFE建筑膜材,。由膨化PTFE纖維織成的基布兩面貼上氟樹脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材,。由于它的造價(jià)太高，一般的建筑考慮到成本和性能兩方面，很少選用這種膜材,，目前國外的生產(chǎn)廠家也不多,。ETFE建筑膜材由ETFE（-四共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能,、電性能,、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，而且機(jī)械強(qiáng)度高,，加工性能好,。近年來，ETFE膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景,。這種膜材透光性特別好,，號(hào)稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕,，只有同等大小玻璃的1%,；韌性好、抗拉強(qiáng)度高,、不易被撕裂，延展性大于400%,；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng),，熔融溫度高達(dá)200℃；可有效的利用自然光,，節(jié)約能源,；良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污,，且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,，清潔周期大約為5年。另外,，ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡,，方便施工和維修。ETFE也有不足,，如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣,，維護(hù)費(fèi)用高等，但是隨著大型體育館,、游客場(chǎng)所,、候機(jī)大廳等的建設(shè)，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢(shì),。目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少,，只有少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國外發(fā)達(dá)國家也不過十幾年的歷史。包括內(nèi)容1,，初始態(tài)分析：確保生成形狀穩(wěn)定,、應(yīng)力分布均勻的三維平衡曲面，并能夠抵抗各種可能的荷載工況,；這是一個(gè)反復(fù)修正的過程,。2，荷載態(tài)分析：張拉膜結(jié)構(gòu)自身重量很輕,，僅為鋼結(jié)構(gòu)的1/5,，混凝土結(jié)構(gòu)的1/40；因此膜結(jié)構(gòu)對(duì)地震力有良好的適應(yīng)性,，而對(duì)風(fēng)的作用較為敏感,。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于目前觀測(cè)資料尚少,，故對(duì)膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常采用安全系數(shù)法,。張拉膜張拉膜3，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的確定,，及對(duì)支承結(jié)構(gòu)的有限元分析,。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與膜結(jié)構(gòu)不同時(shí)，應(yīng)注意不同設(shè)計(jì)方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換,。4,，連接設(shè)計(jì)：包括螺栓、焊縫和次要構(gòu)件尺寸,。5,，剪裁設(shè)計(jì)：這一過程應(yīng)具備必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補(bǔ)償值（應(yīng)通過雙軸拉伸試驗(yàn)確定）,。膜結(jié)構(gòu)在方案階段需要考慮的問題有：1,，預(yù)張力的大小及張拉方式；2,，根據(jù)控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式,；3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水（雪）,；4,，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，以避免應(yīng)力集中,；5,，考慮膜材的運(yùn)輸和吊裝；6,，耐久性與防火考慮,。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段所要考慮的要點(diǎn)有：1,，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學(xué)效果,；2,，細(xì)化支承結(jié)構(gòu)，以充分表達(dá)透明的空間和輕巧的形狀,；3,，簡(jiǎn)化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn)，降低現(xiàn)場(chǎng)施工量,。膜結(jié)構(gòu)研究的主要問題有：1,，找形（Form-finding）或更進(jìn)一步叫“形態(tài)理論”；2,，考慮膜材松弛和各向異性下的結(jié)構(gòu)響應(yīng),；3，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性,；4,，裁剪優(yōu)化；5,，膜與索及支承結(jié)構(gòu)間的相互作用,。發(fā)展方向膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)展起來的一種形式，它以性能優(yōu)良的織物為材料,，或是向膜內(nèi)充氣,，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性支撐結(jié)構(gòu)將面繃緊,，從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大跨度空間的結(jié)構(gòu)體系,。自從1970年代以來,， 膜結(jié)構(gòu)在國外已逐漸應(yīng)用于體育建筑、商場(chǎng),、展覽中心,、交通服務(wù)設(shè)施等大跨度建筑中。 膜結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型中的一個(gè)主要方案,。成為化纖紡織品應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域,。
張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特曲面外形使其具有強(qiáng)烈的雕塑感。膜面通過張力達(dá)到自平衡,。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地 雕塑般的質(zhì)感令人激動(dòng)飄浮于天地之間,。無論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動(dòng)。張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計(jì)出各種張力自平衡,、復(fù)雜且生動(dòng)的空間形式,。在一天內(nèi)隨著光線的變化，雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時(shí),，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч�,，太陽位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子,。利用膜材的透光性和反射性,，經(jīng)過設(shè)計(jì)的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑 [3] 。安全性按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性,。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性,。由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌,，其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小,。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時(shí)，若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿,、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌,，其危險(xiǎn)性會(huì)更小。膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載,。當(dāng)然,，結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,，以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值,。其它功能編輯由于張拉膜結(jié)構(gòu)的自身特性，其可以滿足從簡(jiǎn)單遮陽結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求,，并形態(tài)極具表現(xiàn)力且對(duì)于有些功能要求只有它才是最為適合的,。1、 極具表現(xiàn)力的建筑形態(tài)：具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達(dá),，張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特外形體現(xiàn)了建筑自身的自然美感,。這些建筑形態(tài)本身和與其相協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑一起構(gòu)成了令人興致盎然的地面標(biāo)志性建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)與外形的有機(jī)融合,，使其顯得了類拔萃,，同時(shí)與自然環(huán)境、歷史及現(xiàn)代的城市景觀有機(jī)結(jié)合,。輕型結(jié)構(gòu)可以看成是大型的雕塑作品,，可為其周邊空間增添活力，成為周圍環(huán)境的補(bǔ)充和焦點(diǎn),。2,、 抵御天氣的影響：膜屋面的一個(gè)重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋,、風(fēng)雪等）對(duì)其內(nèi)部空間的影響,，保持建筑物內(nèi)部的舒適性,。選擇膜面的形態(tài)和材料時(shí)要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動(dòng)方法來減少能量的消耗,。多孔膜材可用作遮蔽結(jié)構(gòu),。它可以控制光的透射和反射，使室內(nèi)擁有散射光,，并且促進(jìn)自然通風(fēng),，使屋面溫度與周圍環(huán)境的溫度相同，并避免向下的熱輻射,。為了抵擋風(fēng)雪,，膜面的外形應(yīng)使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積,。在施加預(yù)應(yīng)力前的安裝成形階段,，張拉膜結(jié)構(gòu)對(duì)這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除,，膜材和接縫須密封防水,，膜邊緣也必須進(jìn)行特殊的細(xì)部設(shè)計(jì)，以防止雨水進(jìn)入室內(nèi),。3,、 可移動(dòng)性和臨時(shí)性：與其它結(jié)構(gòu)相比的另一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是輕型結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的影響具有可調(diào)和性。另外它還有兩個(gè)重要的特性,，即可移動(dòng)性和靈活性,。 結(jié)構(gòu)可以在不同的地點(diǎn)反復(fù)拆建，這就是張拉膜結(jié)構(gòu)的可移動(dòng),。它將游牧式與定居式的建筑融為一體,。膜材輕柔的特點(diǎn)使其方便運(yùn)輸，且易于迅速搭建,，而閑置時(shí)占用空間很小,。這種特性使膜結(jié)構(gòu)十分適于用作臨時(shí)性可移動(dòng)建，特別是在發(fā)生突然災(zāi)難或遇到緊急情況而需要在短時(shí)間內(nèi)為大量人員提供庇護(hù)所的時(shí)候,。另一方面，可移動(dòng)薄膜結(jié)構(gòu)除具有與建筑相媲美的舒適性外,，它還引入了建筑行業(yè)的一個(gè)新概念,，即將房屋的所有權(quán)與土地的所有權(quán)相分離。建筑不再是不可移動(dòng)的,，而是可移動(dòng)的,。這種可移動(dòng)性和可重復(fù)使用的特點(diǎn)對(duì)加速現(xiàn)代城市的發(fā)展和建筑功能在某些特殊領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。4,、 可展性和自適應(yīng)性：可展結(jié)構(gòu)可以看作是一種人造的自適應(yīng)體系,，同許多自然有機(jī)體一樣,，可根據(jù)需要改變自身的形式。它們的空間布置和對(duì)天氣變化的反應(yīng)具有靈活性和自適應(yīng)性,。通過控制自然光和內(nèi)部溫充可達(dá)到主動(dòng)節(jié)能的目的,。可展結(jié)構(gòu)即可開敞也可閉合,，它的靈活性使其可以改變空間的屬性,。精心設(shè)計(jì)的可展屋蓋的優(yōu)雅滑動(dòng)體現(xiàn)了人與自然的和諧。它被稱作是一種創(chuàng)造,，輕型與可展性的充分結(jié)合形成了“免施工房屋”的概念,，這種結(jié)構(gòu)任何需要的時(shí)間或地點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)。
城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑,，使用功能要求建筑物各組張拉膜結(jié)構(gòu)張拉膜結(jié)構(gòu)成單元的標(biāo)志明確,。因而近來年，這類建筑越來越多采用膜結(jié)構(gòu),。建筑膜材料的使用壽命為25年以上,。在使用期間，在雪或風(fēng)荷載作用下均能保持材料的力學(xué)形態(tài)穩(wěn)定不變,。建成於1973年的美國加州La Verne大學(xué)的學(xué)生活動(dòng)中心是已有23年歷史的張拉膜結(jié)構(gòu)建筑．跟蹤測(cè)試與材料的加載與加速氣候變化的試驗(yàn),，證明它的膜材料的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)下降了20%至30%，但仍可正常使用,。膜的表層光滑,，具有彈性，大氣中的灰塵,、化學(xué)物質(zhì)的微粒極難附著與滲透,，經(jīng)雨水的沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性。張拉整體結(jié)構(gòu)（Tensegrity）是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應(yīng)力,、自支撐的網(wǎng)狀桿系結(jié)構(gòu),，其中「不連續(xù)的壓桿」的含義是壓桿的端部互不接觸，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)上只連接一個(gè)壓桿,。 Tensegrity是美國建筑師 R.B.Fuller首先提出的一種結(jié)構(gòu)思想,，他認(rèn)為宇宙的運(yùn)行就是按照張拉整體的原理進(jìn)行的，即萬有引力是一個(gè)平衡的張力網(wǎng),，各個(gè)星球是這個(gè)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè)獨(dú)立的孤立點(diǎn),。這種結(jié)構(gòu)體系中的索網(wǎng)就相當(dāng)於宇宙中的萬有引力，獨(dú)立的受壓桿件相當(dāng)於宇宙中的星球,。
