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(guò)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(wú)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(guò)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�率和浮雕效��,，太�?yáng)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(guò)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(guó)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(lái)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(yáng)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(guò)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(lái)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(guò)控制自然光和內(nèi)部溫充可達(dá)到主動(dòng)節(jié)能的目的,�,？烧菇Y(jié)構(gòu)即可開(kāi)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(lái)年,，這類建筑越來(lái)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(guó)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(guó)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(wàn)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(wàn)有引力,，獨(dú)立的受壓桿件相當(dāng)於宇宙中的星球,。

　　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(guò)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(lái)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(kāi)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(guó)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(méi)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(guó)外對(duì)這種膜材的開(kāi)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(kāi)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(lái)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(yáng)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(guó)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(lái)，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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也不過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題有：1，預(yù)張力的大小及張拉方式,；2,，根據(jù)控制荷載來(lái)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(wèn)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(lái)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(lái)， 膜結(jié)構(gòu)在國(guó)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。

　　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(guò)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(lái)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