索膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及膜面的形狀
摘要：膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)核心在于控制結(jié)構(gòu)的邊界條件以及支承結(jié)構(gòu)的幾何形狀，從而找到滿足設(shè) 計(jì)要求的最佳膜面形態(tài)。因此，膜結(jié)構(gòu)的選型主要包括膜面形狀的確定和膜結(jié)構(gòu)支承體系的選擇。
1 膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)成
膜結(jié)構(gòu)體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結(jié)構(gòu)、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點(diǎn)等組成．
膜結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件都是完全可見的。它是一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)要仔細(xì)權(quán)衡，任何構(gòu)件的設(shè)計(jì)都不能隨意修改，因?yàn)樾薷娜魏我患紝⒂绊懻麄€(gè)結(jié)構(gòu)的幾何形狀以及預(yù)應(yīng)力的平衡。膜圖3-1 膜結(jié)構(gòu)體系示意系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建筑的性能使其不能隱藏 任何設(shè)計(jì)缺陷，張力的松弛或是不連續(xù)都會(huì)被充分暴露出來，而且會(huì)導(dǎo)致膜面褶皺及變形， 降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。
膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)核心在于控制結(jié)構(gòu)的邊界條件以及支承結(jié)構(gòu)的幾何形狀，從而找到滿足設(shè) 計(jì)要求的最佳膜面形態(tài)。因此，膜結(jié)構(gòu)的選型主要包括膜面形狀的確定和膜結(jié)構(gòu)支承體系的選擇。
2 膜面的形狀
膜面是指經(jīng)張拉并安裝就位于支承結(jié)構(gòu)上的膜材。由于膜材本身沒有剛度，必須通過施加預(yù)應(yīng)力保證剛度，依靠膜材的形狀改變來抵抗外荷載。如果大面積的膜面是平坦曲面，對(duì)風(fēng)致“顫振”比較敏感，在風(fēng)荷載、雪荷載作用下曲面變形較大，積雪、積水均會(huì)對(duì)膜面造成損壞，甚至能引起結(jié)構(gòu)的坍塌。因此，膜面必須是具有一定曲率的雙曲面。膜面曲率半徑越大，膜面內(nèi)力也越大，荷載引起的膜面應(yīng)力增加越小，膜面應(yīng)力越小導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自重越小，閑此膜面的曲率保證了膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度。
膜面的雙曲面可以是負(fù)高斯曲率的，如預(yù)應(yīng)力張拉膜結(jié)構(gòu)；也可以是正高斯曲率的，如充氣式結(jié)構(gòu)。
負(fù)高斯曲面：通過機(jī)械方式在膜面內(nèi)沿著其邊界施加預(yù)應(yīng)力而得到的張力平衡且穩(wěn)定的形態(tài)；正高斯曲面或雙曲球形面：通過在膜面法向上作用氣壓力而得到的平衡且穩(wěn)定的形態(tài)，這類結(jié)構(gòu)又可分成氣承式和氣枕式兩類
