索膜結(jié)構(gòu)考慮的問題

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)點的設(shè)計，以避免應(yīng)力集中；

5，考慮膜材的運輸和吊裝；

6，耐久性與防火考慮。

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)建筑體系無法實現(xiàn)的設(shè)計方案。

⒈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)大跨的特點設(shè)計和組織結(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。

⒉透光性：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，這對于建筑節(jié)能十分重要。對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百分點，膜屋面對于人眼來說依然是發(fā)亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。

⒊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)生永久性變形。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)自然的柔性特點可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計靈感。

不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實現(xiàn)可移動、可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。

⒋雕塑感：張拉膜結(jié)構(gòu)的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達(dá)到自平衡。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動。

張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動的空間形式。在一天內(nèi)隨著光線的變化，雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч栁挥谶h(yuǎn)地點時，膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經(jīng)過設(shè)計的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。

⒌安全性：按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。

由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時，若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌，其危險性會更小。

膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整。設(shè)計要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。

⒍功能：由于張拉膜結(jié)構(gòu)的自身特性，其可以滿足從簡單遮陽結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求，并且對于有些功能要求只有它才是最為適合的。

⒎極具表現(xiàn)力的建筑形態(tài)：具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達(dá)，張拉膜結(jié)構(gòu)的獨特外形體現(xiàn)了建筑自身的自然美感。

這些建筑形態(tài)本身和與其相協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑一起構(gòu)成了令人興致盎然的地面標(biāo)志性建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)與外形的有機(jī)融合，使其顯得了類拔萃，同時與自然環(huán)境、歷史及現(xiàn)代的城市景觀有機(jī)結(jié)合。

輕型結(jié)構(gòu)可以看成是大型的雕塑作品，可為其周邊空間增添活力，成為周圍環(huán)境的補充和焦點。

⒏抵御天氣的影響：膜屋面的一個重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋、風(fēng)雪等）對其內(nèi)部空間的影響，保持建筑物內(nèi)部的舒適性。選擇膜面的形態(tài)和材料時要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動方法來減少能量的消耗。

多孔膜材可用作遮蔽結(jié)構(gòu)。它可以控制光的透射和反射，使室內(nèi)擁有散射光，并且促進(jìn)自然通風(fēng)，使屋面溫度與周圍環(huán)境的溫度相同，并避免向下的熱輻射。

為了抵擋風(fēng)雪，膜面的外形應(yīng)使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預(yù)應(yīng)力前的安裝成形階段，張拉膜結(jié)構(gòu)對這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除，膜材和接縫須密封防水，膜邊緣也必須進(jìn)行特殊的細(xì)部設(shè)計，以防止雨水進(jìn)入室內(nèi)。

⒐可移動性和臨時性：與其它結(jié)構(gòu)相比的另一個突出優(yōu)勢是輕型結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響具有可調(diào)和性。另外它還有兩個重要的特性，即可移動性和靈活性。

結(jié)構(gòu)可以在不同的地點反復(fù)拆建，這就是張拉膜結(jié)構(gòu)的可移動。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點使其方便運輸，且易于迅速搭建，而閑置時占用空間很小。這種特性使膜結(jié)構(gòu)十分適于用作臨時性可移動建，特別是在發(fā)生突然災(zāi)難或遇到緊急情況而需要在短時間內(nèi)為大量人員提供庇護(hù)所的時候。

另一方面，可移動薄膜結(jié)構(gòu)除具有與永久建筑相媲美的舒適性外，它還引入了建筑行業(yè)的一個新概念，即將房屋的所有權(quán)與土地的所有權(quán)相分離。建筑不再是不可移動的，而是可移動的。這種可移動性和可重復(fù)使用的特點對加速現(xiàn)代城市的發(fā)展和建筑功能在某些特殊領(lǐng)域中的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。

⒑可展性和自適應(yīng)性：可展結(jié)構(gòu)可以看作是一種人造的自適應(yīng)體系，同許多自然有機(jī)體一樣，可根據(jù)需要改變自身的形式。它們的空間布置和對天氣變化的反應(yīng)具有靈活性和自適應(yīng)性。通過控制自然光和內(nèi)部溫充可達(dá)到主動節(jié)能的目的?？烧菇Y(jié)構(gòu)即可開敞也可閉合，它的靈活性使其可以改變空間的屬性。精心設(shè)計的可展屋蓋的優(yōu)雅滑動體現(xiàn)了人與自然的和諧。它被稱作是一種創(chuàng)造，輕型與可展性的充分結(jié)合形成了“免施工房屋”的概念，這種結(jié)構(gòu)任何需要的時間或地點均可實現(xiàn)。

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)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。

二、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級、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)計內(nèi)容包括形狀設(shè)計、荷載分析、裁剪設(shè)計、配件設(shè)計、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計。

五、對膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計、荷載分析、裁剪設(shè)計，應(yīng)在考慮施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計。

六、膜材只能承受拉力，不能承受壓力和彎矩。

七、膜面的最大主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強度設(shè)計值，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)計時，應(yīng)考慮膜材的松弛、徐變、老化。

九、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮使用階段膜材替換對整體結(jié)構(gòu)的影響。

十、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮膜材破壞時，支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強度、剛度及穩(wěn)定性。

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。

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，降低現(xiàn)場施工量。

索膜結(jié)構(gòu)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；這是一個反復(fù)修正的過程。

索膜結(jié)構(gòu)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)對地震力有良好的適應(yīng)性，而對風(fēng)的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。

尺寸的確定

及對支承結(jié)構(gòu)的有限元分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法與膜結(jié)構(gòu)不同時，應(yīng)注意不同設(shè)計方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換。

索膜結(jié)構(gòu)連接設(shè)計

包括螺栓、焊縫和次要構(gòu)件尺寸。

索膜結(jié)構(gòu)剪裁設(shè)計

這一過程應(yīng)具備必要的試驗數(shù)據(jù)，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值（應(yīng)通過雙軸拉伸試驗確定）。

膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計

膜結(jié)構(gòu)建筑聲學(xué)設(shè)計通常集中圍繞兩方面的聲學(xué)品質(zhì)進(jìn)行。第一，如何屏蔽外部噪聲對建筑內(nèi)部的影響；第二，建筑內(nèi)部輪廓對回聲作用與混響時間影響。噪聲與回聲需要考慮的因素截然不同，但兩者必須同時考慮，井評價建筑聲環(huán)境綜合品質(zhì)。

索膜結(jié)構(gòu)建筑按結(jié)構(gòu)分類為

膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類：

從結(jié)構(gòu)上分可分為：骨架式膜結(jié)構(gòu)，張拉式膜結(jié)構(gòu)，充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式

⒈骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure）

以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經(jīng)濟(jì)效益高等特點，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。

⒉張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure）

以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了可實踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高，結(jié)構(gòu)性能強，且具豐 富的表現(xiàn)力，所以造價略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。

⒊充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure）

充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經(jīng)濟(jì)效益高，但需維持進(jìn)行24小時送風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)，在持續(xù)運行及機(jī)器維護(hù)費用的成本上較高。

現(xiàn)今，城市中已越來越多地可以見到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類建筑結(jié)構(gòu)中，在我們的城市中充當(dāng)著不可或缺的角色：

張拉整體結(jié)構(gòu)（Tensegrity）是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應(yīng)力、自支撐的網(wǎng)狀桿系結(jié)構(gòu)，其中「不連續(xù)的壓桿」的含義是壓桿的端部互不接觸，即一個節(jié)點上只連接一個壓桿。Tensegrity是美國建筑師 R.B.Fuller首先提出的一種結(jié)構(gòu)思想，他認(rèn)為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進(jìn)行的，即萬有引力是一個平衡的張力網(wǎng)，各個星球是這個網(wǎng)中的一個個 孤立點。這種結(jié)構(gòu)體系中的索網(wǎng)就相當(dāng)於宇宙中的萬有引力，獨立的受壓桿件相當(dāng)於宇宙中的星球。

PTFE

PTFE膜材是在超細(xì)玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。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最好的，但柔韌性差，施工較困難，成本也十分驚人。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下，美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司共同開發(fā)永久性膜材。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涂層，使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風(fēng)行，許多學(xué)者對膜結(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膜材的強大生命力和廣闊的市場前景.

PVC

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)緯線交點上的厚度不能少于0.2mm，一般涂層不會太厚，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，該膜材具有高的抗拉強度和彈性模量，另外還具有良好的透光性。美國歐文斯克寧公司開發(fā)的Vestar膜材就采用這種樹脂對玻璃纖維布涂覆而制成的，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，國外的生產(chǎn)廠家也不多。

ETFE

由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）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)械強度高，加工性能好。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)出強大的優(yōu)勢和市場前景。這種膜材透光性特別好，號稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強，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。生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHIGLAS（AGC）、日本旭硝子、德國科威爾等少數(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。剛剛竣工的北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。“鳥巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的?！八⒎健辈捎秒p層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲，為運動員和觀眾提供溫馨，安逸的環(huán)境。目前國內(nèi)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展振奮人心，隨著一些大型體育館、候機(jī)大廳等建設(shè)以及2010年上海世博會和廣州亞運會等國際盛會的舉辦，為中國膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。尤其在膜材方面，中國起步晚，技術(shù)水平低，大部分膜材還主要依靠進(jìn)口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場的主流，應(yīng)用比較廣泛。中國已有PTFE膜材的自主知識產(chǎn)權(quán)，性能也基本達(dá)到國外同類產(chǎn)品的要求。很多公司、科研單位以及高校都在進(jìn)行PVC表面涂層材料的研究，如PVDF、納米TiO2表涂劑等的研究已初見成效，另外在表面防污自潔處理方面的研究如仿生荷葉構(gòu)筑微粗糙表面也開始起步。在引進(jìn)世界一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的同時，加緊消化吸收并改進(jìn)創(chuàng)新，盡快開發(fā)適合中國市場需求的膜材表面處理技術(shù)，對提升中國整個產(chǎn)業(yè)用紡織品產(chǎn)品檔次和市場競爭力都具有重要意義。

張拉膜是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來的一種形式，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。

索膜結(jié)構(gòu)作為新的建筑形式于本世紀(jì)五十年代在國際上開始出現(xiàn)，至今已有六十多年的歷史，特別是到了七十年代以后，膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為建筑師們提供了超出傳統(tǒng)建筑模式以外的新選擇。膜結(jié)構(gòu)一改傳統(tǒng)建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統(tǒng)建筑的三十分之一。而且膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無支撐）建筑上實現(xiàn)時所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點，因而使它在世界各地受到廣泛應(yīng)用。夜晚，建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現(xiàn)出夢幻般的效果。這種結(jié)構(gòu)形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領(lǐng)域。

張拉膜結(jié)構(gòu)(Tesioned Membrane Structure) ，是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同構(gòu)成機(jī)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂，如體育與娛樂性場館，需有廣告效應(yīng)的商場、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑，使用功能要求建筑物各組成單元的標(biāo)志明確。這類建筑越來越多采用膜結(jié)構(gòu)。建筑膜材料的使用壽命為 25 年以上。建成于 1973 年的美國加州 La Verne 大學(xué)的學(xué)生活動中心是已有 23 年歷史的張拉膜結(jié)構(gòu)建筑．跟蹤測試與材料的加載與加速氣候變化的試驗，證明它的膜材料的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)下降了 20 %至 30 %，但仍可正常使用。膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)的微粒極難附著與滲透，經(jīng)雨水的沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性。

張拉膜結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計

只有正確表達(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強大的說服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對于張拉膜結(jié)構(gòu)，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結(jié)構(gòu)本身就是造型；換句話說，不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的，因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其“力”與“形”的完美結(jié)合。張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結(jié)構(gòu)（桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件）。

膜材一種新興的建筑材料，已被公認(rèn)為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外，要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力；而膜結(jié)構(gòu)是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內(nèi)力增長的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時，可產(chǎn)生兩種回復(fù)力：一個是由幾何變形引起的；另一個是由材料應(yīng)變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就應(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”。“高點”通常是由桅桿來提供的，也許是由于這個原因，有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)（suspension membrane）。索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外，索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結(jié)構(gòu)提供附加支撐，從而保證不會因膜材的破損而造成支承結(jié)構(gòu)的倒塌。

膜結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(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。膜結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計選型中的一個主要方案。成為化纖紡織品應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。在中國建筑 結(jié)構(gòu)中也有長足的進(jìn)展。大阪萬國博覽會中的美國館采用了氣承式空氣 膜結(jié)構(gòu)。這個擬橢圓形、軸線尺寸為 140m×83.5m的展覽館是世界上第一個大跨度的 膜結(jié)構(gòu)，而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物。作為一種真正的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)，大阪萬國博覽會的展覽館標(biāo)志著 膜結(jié)構(gòu)時代的開始。自此以后， 膜結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。從跨度來說，美國龐提亞克的"銀色穹頂"氣承式空氣 膜結(jié)構(gòu)的平面有234.9m×183m，開始采用聚四氟乙烯（PTFE）涂層的玻璃纖維織物，類似的大型體育館在北美就建了九座。從面積來說，沙特阿拉伯吉大機(jī)場候機(jī)大廳的懸掛膜結(jié)構(gòu)占地42萬m2。作為 膜結(jié)構(gòu)一種新形式，索穹頂于1988年首先用在漢城奧運會的體操館與擊劍館，其后又在一些體育建筑中得到推廣。千年穹頂以其獨特的 膜結(jié)構(gòu)，顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平。目前國內(nèi)有好多廠家都能生產(chǎn)有PVC涂層聚酯織物，但其性能尚未能完全達(dá)到建筑織物的要求，作為建筑用的永久性材料尚需進(jìn)一步提高。據(jù)悉有些公司正在試制有PVDF面層的聚酯織物和PTFE玻璃纖維織物，外觀與性能都大有改進(jìn)。近一段時間來，國外媒體表現(xiàn)出了對中國建筑設(shè)計前所未有的關(guān)注。2005年12月23日的美國《商業(yè)周刊》評選出了中國十大新建筑奇跡，包括北京奧體主會場、國家游泳中心、北京首都國際機(jī)場、上海世界金融中心、國家大劇院、中央電視臺、上海崇明東灘生態(tài)城、當(dāng)代MOMA、長城腳下的公社、東海大橋（上海）。其中地處北京的建筑就有七家之多。“中國正逐步成為當(dāng)今最具有創(chuàng)意性建筑和工程設(shè)計的舞臺?！敝袊ㄖ聵I(yè)的發(fā)展，正在為今日最頂尖建筑及工藝技術(shù)創(chuàng)造一個舞臺。報道首先分析了中國新建筑崛起的經(jīng)濟(jì)原因和外部環(huán)境。文章說，當(dāng)全球矚目北京2008年奧運會時，不單是世界上最快以及最具實力的運動員們正在為爭取最高榮譽而加緊努力，新一代的創(chuàng)新建筑也正在北京的土地上拔地而起。由于蒸蒸日上的經(jīng)濟(jì)的強大支持，世界上最大的航空港、有節(jié)能環(huán)保的建筑及世界上最高的室外觀光臺等將很快一一落戶中國。文章列舉評選結(jié)果說，2008年以前完工的國家游泳中心（水立方）、國家體育場（鳥巢）、國家大劇院等中國公眾十分熟悉的知名場館更理所當(dāng)然地進(jìn)入了“十大”之列。從對它們的評價與介紹中可以看到評選者對追求環(huán)保、自然的推崇。比如被稱為“水立方”的國家游泳中心，是節(jié)能環(huán)保型的建筑。游泳池內(nèi)的水將由太陽能加熱，泳池的雙重過濾裝置可實現(xiàn)水的再利用，就連多余的雨水也將被收集和儲存在地下的水池中。復(fù)雜的工程系統(tǒng)和彎曲的鋼結(jié)構(gòu)使得外部結(jié)構(gòu)像一個泡沫，這種獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得“水立方”幾乎經(jīng)得起任何地震的襲擊。文章介紹“鳥巢”時寫道，為讓北京奧運會主會場這個有著91000個座位的、可能是至今最大的環(huán)保型體育場獲得自然通風(fēng)，建筑師從自然中獲得了靈感，獨創(chuàng)了一個未完全密封，但同樣能為觀眾和運動員遮風(fēng)擋雨的外殼。體育場的外觀猶如一個由枝條編織而成的鳥巢；而其內(nèi)部，從休息室到飯店，每一個分開的空間都是一個獨立的單元，從而使自然空氣的流通成為可能。文章指出，作為全國最具流行色彩的城市，北京吸引了很多知名建筑大師成就事業(yè)。入選的北京“長城腳下的公社”，是由12名亞洲杰出建筑師設(shè)計建造的當(dāng)代建筑藝術(shù)作品。北京“當(dāng)代MOMA”的設(shè)計表明了環(huán)保創(chuàng)新技術(shù)在住宅中應(yīng)用和它所代表的建筑發(fā)展新趨勢,堪稱大型可持續(xù)發(fā)展住宅建筑的典范。它采用世界上最大的地源熱泵系統(tǒng)，將用來幫助這個由第20層的咖啡館、干洗店等系列服務(wù)設(shè)施連接起來的8幢建筑組成的小區(qū)，采用最為節(jié)能的方式保持恒濕恒溫，這是這座建筑的一大亮點。住宅單元還有一大亮點，就是可再利用廢水，將廚房和洗臉盆的廢水過濾，衛(wèi)生間循環(huán)利用。

20 世紀(jì) 60 年代隨著現(xiàn)代柔性建筑材料的發(fā)展，建筑師們從帳篷著一最古老的簡單建筑結(jié)構(gòu)出發(fā)，構(gòu)造出了魔幻般的形式——膜結(jié)構(gòu)。它可以構(gòu)成單曲面，多曲面等不同建筑結(jié)構(gòu)形式，滿足了建筑師們對建筑與美學(xué)高度統(tǒng)一的要求。

柔性材料具有透光和防紫外線功能，在一些室外建筑和環(huán)境小品中得到廣泛的應(yīng)用。正是由于這一特征，夜間的燈光設(shè)計使膜結(jié)構(gòu)具有鮮明的環(huán)境標(biāo)志特征。

優(yōu)美造型的膜材，不銹鋼配件和緊固件加上設(shè)計輕巧合理，表面處理嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)支撐，塑造出形式美觀，設(shè)計合理的膜結(jié)構(gòu)，在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的建筑環(huán)境設(shè)計中占有舉足輕重的地位。

隨著建筑空間觀念的日益深化以及科學(xué)手段的不斷提高，“回歸自然”、“沐浴自然之溫馨”已是現(xiàn)代建筑環(huán)境學(xué)發(fā)展的主流。室內(nèi)外的視線越來越模糊，出現(xiàn)了許多亦內(nèi)亦外、相互滲透的不定空間，如：大廳裝飾、天井、四季廳、動植物園、公園廣場、觀景臺、舞臺、體育場館、體育看臺、文化娛樂場所等。由于膜材的光透性，白天陽光可以透過膜材形成慢射光，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。

1）膜結(jié)構(gòu)支架制作質(zhì)量與鋼結(jié)構(gòu)類似，其最大的要求是所有鋼構(gòu)件的表面必須打磨光滑，不得有尖角毛刺，以防劃傷膜面。

2）膜結(jié)構(gòu)支架安裝質(zhì)量主要是幾何尺寸和焊縫表面質(zhì)量。為防止膜面安裝后起皺，并保證設(shè)計所需的張力，要求膜結(jié)構(gòu)的安裝尺寸誤差盡可能的小，特別是要控制支架的平行度、對角線等相關(guān)尺寸的誤差。安裝焊縫必須打磨平整，以防劃破膜面。

膜結(jié)構(gòu)的制作標(biāo)準(zhǔn)

膜材料、鋼索、附件加工必須嚴(yán)格按施工圖進(jìn)行。施工圖必須經(jīng)設(shè)計人員、審核人員企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人員簽字后作為加工依據(jù)，并存檔。

膜結(jié)構(gòu)易發(fā)生的事故類型

1.強風(fēng)作用下膜材撕裂

2.困積雪造成膜材撕裂

3.火災(zāi)燒毀

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心公司進(jìn)行完畢與進(jìn)行中項目介紹：深圳大運會網(wǎng)架項目、芝加哥國會大廳平面架項目、北京藝體館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)項目、廣州奧林匹克體育中心項目等.

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心注冊資金2500萬，公司固定員工4600人公司廠房建筑面積 26000 平米，生產(chǎn)能力萬余噸，在鋼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架，及膜結(jié)構(gòu)施工設(shè)計方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗和廣泛理論知識，產(chǎn)品質(zhì)量及售后服務(wù)在全國同行業(yè)中也是廣受客戶歡迎，產(chǎn)品行銷京、津、冀、蒙、魯、豫、吉、遼、蘇、浙、越南，新加坡等世界各地，工程主要用于混泥土無法實現(xiàn)的大跨度空間結(jié)構(gòu)如體育場館，會議室。加油站，收費站，汽車展廳，企業(yè)廠房，電廠煤倉，糧庫，匯集于各種異形公共建筑造型。

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心引進(jìn)了3條H型重鋼生產(chǎn)線，5條網(wǎng)架生產(chǎn)線，2條膜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線，并配備十幾各種規(guī)格屋面彩板機(jī)，鋁鎂錳壓板機(jī)，C型鋼壓型機(jī)，完善了鋼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架，及屋面生產(chǎn)一條龍配套設(shè)施。專業(yè)生產(chǎn)各種規(guī)格H型鋼構(gòu)件及各種型號彩色金屬壓型板、彩鋼夾芯板、C型鋼，從鋼板進(jìn)到多頭切割、自動組立、自動埋弧焊接、翼緣矯正、通過噴砂或拋丸除銹及涂裝等過程，企業(yè)宗旨以誠為本以質(zhì)量求生存以量求發(fā)展的原則，不斷開拓市場，追求精湛技術(shù)、以信譽為基礎(chǔ)服務(wù)于社會。

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架索膜結(jié)構(gòu)客服中心也從事膜結(jié)構(gòu)設(shè)計，膜結(jié)構(gòu)景觀小品的設(shè)計、制作安裝。公司擁有先進(jìn)的膜加工設(shè)備及檢測設(shè)備,并擁有國際先進(jìn)的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,是國內(nèi)最具規(guī)模的專業(yè)性膜結(jié)構(gòu)之一,與國外專業(yè)膜結(jié)構(gòu)公司建立起緊密的合作關(guān)系,引進(jìn)國際最先進(jìn)的膜結(jié)構(gòu)軟件、荷載分析、裁剪及結(jié)構(gòu)計算軟件,充分保證了公司在國內(nèi)外鋼膜結(jié)構(gòu)區(qū)域領(lǐng)先技術(shù)。

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