張拉膜結構發展及設計研究要點

發布日期：2014-11-09 00:00 來源：http://www.rtakala.com 點擊：

張拉膜結構是依靠膜自身的張拉應力與支撐杆和拉索共同構成機構體係。是建築結構中最新發展起來的一種形式，自從1970年代以來， 膜結構在國外已逐漸應用於體育建築、商場、展覽中心、交通服務設施等大跨度建築中。
建築膜材料的使用壽命為25年以上。在使用期間，在雪或風荷載作用下均能保持材料的力學形態穩定不變。膜材本身受壓不大，抗彎也不是很好，所以要使膜結構正常工作就必須引入適當的預張力。此外，要保證膜結構正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲麵。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力；而膜結構是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內力增長的。

發展方向
自從1970年代以來，膜結構在國外已逐漸應用於體育建築、商場、展覽中心、交通服務設施等大跨度建築中。近年來在中國建築結構中也有長足的進展。大阪萬國博覽會中的美國館采用了氣承式空氣膜結構。
近幾年,國外媒體表現出了對中國建築設計前所未有的關注。中國正逐步成為當今最具有創意性建築和工程設計的舞台。”中國建築事業的發展,正在為今日最頂尖建築及工藝技術創造一個舞台。

在膜結構設計階段所要考慮的要點有：
1，保證膜麵有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果；張拉膜結構

2，結構在風荷載作用下的動力穩定性；
3，簡化膜與支承結構間的連接節點，降低現場施工量。

膜結構研究的主要問題有：
1，找形（Form-finding）或更進一步叫“形態理論”；
2，考慮膜材鬆弛和各向異性下的結構響應；
3，細化支承結構，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；
4，裁剪優化；
5，膜與索及支承結構間的相互作用

膜結構設計事項：
1、膜結構采用以概率理論為材破壞時，支承結構仍應保基礎的極限狀態設計方法計表達式進行計算。
2、膜結構應根據建築狀設計、荷載分析、裁剪設計，物的性質和等級、使用、地區自然條件及膜材的耐用年限等要求進行膜材選用。
3、膜結構的設計應根據荷載、支承條件、製作加工、施工工況及其它特殊條件進行。
4、膜結構的設計內容包括形狀設計、荷載分析、裁剪設計、配件設計、支承結構設計。
5、對膜結構的形應在考慮施工過程的基礎上進行一體化的設計。
6、膜材隻能承受拉力，不能承受用分項係數的設壓力和彎矩。
7、膜麵的最大主應力應小於膜材的強度設計值，在荷載長期作用下，最小主應力應大於等於維持其初始平衡形狀的應力值。
8、膜結構一體化設計時，年限、使用功能、結構跨度、防火要求應考慮膜材的鬆弛、徐變、老化。
9、膜結構設計時，應考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響。
10、膜結構設計應考慮膜持自身的強度、剛度及穩定性。

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