膜結構的基本知識詳細介紹

　　按膜材特性又可分為永久性膜結構(膜材使用年限可超過25年)、半永久性膜結構(膜材使用年限為10-15年)及臨時性膜結構(膜材使用年限為3-5年);

　　膜結構是一種建筑與結構完美結合的結構體系;它是用高強度柔性薄膜材料與支撐體系相結合形成具有一定剛度的穩定曲面，能承受一定外荷載的空間結構形式;這種結構形式特別適用于大型體育場館、人口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領域。用于膜結構中的膜材是一種具有高強度、柔韌性好的薄膜材料;中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維，而作為涂層材使用的樹脂有聚氯乙烯樹脂(PVC),硅酮及聚四氟乙烯樹脂(PTFE)，它具有輕質、柔韌、厚度小、重量輕、透光性好;對自然光有反射、吸收和透射能力;它不燃、難燃或阻燃;具有耐久、防火、氣密良好等特性;表面經氟素處理(涂覆PVF或PVDF)的膜材、自身不發粘、有很好的自潔性能。

　　膜結構的設計主要包括體形設計、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問題。通過體形設計確定膜結構平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、結構形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪強主芤很差，因此其剛度和穩定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預應力來提高，對膜結構而言，任何時候不存在無應力狀態，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預應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。膜結構找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結構考慮的荷載一般是風載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要精確計算結構的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。荷載分析的另一個目的是一確定索、膜中初始預應力。在外荷載作用下膜中一個方向應力增加而另一個方向應力減少，這就要求施加初始張應力的程度要滿足在最不利荷載作用下應力不致減少到零，即不出現皺褶。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生風振，導致膜材料破壞，如果初始預應力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預應力的確定要通過荷載計算來確定。經過找形分析而形成的摸結構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，是整個膜結構工程中最關鍵的一個問題，這正是裁剪分析的主要內容。