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)勢和市場前景,。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、游客場所,、候機(jī)大廳等的建設(shè),，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。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,，簡化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn)，降低現(xiàn)場施工量,。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,、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

　　本公司進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件有四種,，分別為EASY 7.0,，SMCAD，3D3S,，STAAD PRO,，其中前面兩種主要是作為膜的找形和裁剪設(shè)計(jì)，而后面兩種則作為鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),。下面分別對(duì)每一種軟件進(jìn)行簡單的介紹,。 EASY 7.0是從德國進(jìn)口的采用較早的一種膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件,，該軟件采用力密度法原理進(jìn)行找形，同時(shí)采用測地線原理對(duì)空間曲面展開成平面進(jìn)行裁剪下料,。無數(shù)個(gè)工程實(shí)例證明,，該軟件是得信賴的，同時(shí)也是和經(jīng)濟(jì)的一種設(shè)計(jì)軟件,，目前在世界范圍內(nèi)也得到很大的推廣,。SMCAD是主要由上海交通大學(xué)開發(fā)的一種空間結(jié)構(gòu)軟件，主要是為膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)服務(wù),。該軟件采用第三牛頓定理對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形,，同時(shí)采用熱應(yīng)力原理進(jìn)行裁剪下料。該軟件在設(shè)計(jì)過程中,，能保證膜和鋼結(jié)構(gòu)的同步設(shè)計(jì),，使整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形和位移得到控制。使安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了很大的保障,。雖然使用時(shí)間較短,，但得到了專家的一致好評(píng)，并于2004年通過了國際鑒定,，有后來居上的勢頭,。

　　3D3S是由上海同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的專門進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件，該軟件從4.0版本發(fā)展到今天的8.0版本,，不斷吸收實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，也不斷的得到提高和改善,。該軟件和CAD完美的結(jié)合,，采用空間建模方式，比較完美的模擬工程實(shí)例,。無論是從廠房的設(shè)計(jì)到高層結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算,，從結(jié)構(gòu)線性分析到結(jié)構(gòu)非線性分析，都經(jīng)受了較大的考驗(yàn),。不愧是國內(nèi)結(jié)構(gòu)工程師從事設(shè)計(jì)的一件,。STAAD PRO是最早從美國進(jìn)口的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，它主要采用美國規(guī)范,，比較能跟國際接軌,。在進(jìn)行較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，一般常用該軟件,。其實(shí)并不僅僅它是從美國進(jìn)口而來,，因?yàn)闊o論是在軟件的功能和穩(wěn)定性方面，以及計(jì)算結(jié)果都得到很高的評(píng)價(jià),。

　　綜上所述,，我公司在進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),，都是采用兩種軟件進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果,，結(jié)合工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化處理,，力爭每個(gè)工程既經(jīng)濟(jì)又安全，符合國家規(guī)范,，滿足客戶的經(jīng)濟(jì)要求,。

　　景觀張拉膜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)建筑體系無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案,。輕質(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,。

　　透光性是現(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涂層的顏色或是面層顏色來調(diào)節(jié)。通過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)于人眼來說依然是發(fā)亮和透光的,，具有輕型屋面的觀感 [2] ,。柔性 張拉膜結(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)通過變形來適應(yīng)外荷載,，在此過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。張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生性變形,。膜材的彈性性能和預(yù)應(yīng)力水平?jīng)Q定了膜結(jié)構(gòu)的變形和反應(yīng)。適應(yīng)自然的柔性特點(diǎn)可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計(jì)靈感,。不同的膜材的柔性程序也不相同,，有的膜材柔韌性，不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損,，這樣的材料是有效實(shí)現(xiàn)可移動(dòng),、可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。