膜結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括體型設(shè)計、初始平衡形狀分析、負荷分析、裁剪分析等四個問題。

通過體形設(shè)計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、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。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，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)力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應(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)力條件下的力學平衡，并以此為基準進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載和雪載。負荷作用下膜材料變形較大，隨形狀的變化，負荷分布也在變化，因此必須正確計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外載作用下膜中，一個方向的應(yīng)力增加，另一個方向的應(yīng)力減少，要求初始張應(yīng)力的施加程度在最不利的負載作用下應(yīng)力不減少到零，即不會出現(xiàn)皺紋。

因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產(chǎn)生風振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構(gòu)件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過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，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個問題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

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