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(lèi)編輯膜材分類(lèi)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(lèi)，是根據(jù)其防火性能的優(yōu)劣來(lái)劃分的,。A類(lèi)A類(lèi),，以玻璃纖維織物為基材涂PTFE而成；B類(lèi)B類(lèi)次之,，以玻璃纖維織物為基材涂PVC而成,；C類(lèi)C類(lèi)是三類(lèi)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(shù)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(shù)脂建筑膜材有機(jī)硅樹(shù)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(shù)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。

　　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(shù)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(chēng)“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,。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,。

　　膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型，它打破了純直線建筑風(fēng)格的模式,，以其的優(yōu)美曲面造型,，簡(jiǎn)潔、明快,、剛與柔,、力與美的組合，給人耳目一新的感覺(jué),，同時(shí)給建筑設(shè)計(jì)師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間,。膜結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的時(shí)代感和代表性,，是集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué),、精細(xì)化工,、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的多學(xué)科交叉應(yīng)用工程,，具有很高的技術(shù)含量和藝術(shù)感染力,，其曲面可以隨建筑師的設(shè)計(jì)需要任意變化。結(jié)合整體環(huán)境,，建造出標(biāo)志性的形象工程,，并且實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,。既可應(yīng)用了大型公共設(shè)施,，如體育場(chǎng)館的屋頂系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)大廳,、展覽中心,、購(gòu)物中心、停車(chē)場(chǎng),、站臺(tái)設(shè)施等,。又可應(yīng)用于休閑設(shè)施、工業(yè)設(shè)施,、入口廊道以及標(biāo)志性或景觀性的建筑,、小品等。由于膜材的光透性,，白天陽(yáng)光可以透過(guò)膜材形成慢射光,，使膜覆蓋空間內(nèi)達(dá)到和室外幾乎一樣的自然效果，因此膜結(jié)構(gòu)能創(chuàng)造出與自然環(huán)境相媲美的空間形式,。

　　索膜結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨(dú)特的形態(tài)及膜材本身的性能,。恰由于此，用膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案,。

　�,、陛p質(zhì)：張力結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來(lái)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多,，但卻具有良好的穩(wěn)定性,，建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件，將其輕盈和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái),。

　�,、餐腹庑裕和腹庑允乾F(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最被廣泛認(rèn)可的特性之一,。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,，這對(duì)于建筑節(jié)能十分重要,。對(duì)于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過(guò)自然采光與人工采光的綜合利用,，膜材透光性可為建筑設(shè)計(jì)提供更大的美學(xué)創(chuàng)作空間,。夜晚，透光性將膜結(jié)構(gòu)變成了光的雕塑,。

　　膜材透光性是由它的基層纖維,、涂層及其顏色所決定的。標(biāo)準(zhǔn)膜材的光譜透射比在10%~20%之間,，有的膜材的光譜透射比可以達(dá)到40%,，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對(duì)光色的選擇可以通過(guò)涂層的顏色或是面層顏色來(lái)調(diào)節(jié),。

　　通過(guò)膜材和透光保溫材料的適當(dāng)組合,，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個(gè)百分點(diǎn),，膜屋面對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)依然是發(fā)亮和透光的,，具有輕型屋面的觀感。

　�,、橙嵝裕簭埨�膜結(jié)構(gòu)不是剛性的,，其在風(fēng)荷載或雪荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過(guò)變形來(lái)適應(yīng)外荷載,，在此過(guò)程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會(huì)減小,，直至能更有效抵抗該荷載。

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