膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括體型設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、負(fù)荷分析、裁剪分析等四個(gè)問(wèn)題。

通過(guò)體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析是所謂的尋找形狀分析。由于膜材料本身沒(méi)有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動(dòng)力松馳法、力密度法以及有限單元法等。

膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。負(fù)荷作用下膜材料變形較大，隨形狀的變化，負(fù)荷分布也在變化，因此必須正確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外載作用下膜中，一個(gè)方向的應(yīng)力增加，另一個(gè)方向的應(yīng)力減少，要求初始張應(yīng)力的施加程度在最不利的負(fù)載作用下應(yīng)力不減少到零，即不會(huì)出現(xiàn)皺紋。

因?yàn)槟げ牧媳容^輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過(guò)高，膜材涂變加大，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少，對(duì)受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

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