膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：測(cè)地線裁剪法

裁剪分析與找形技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程極為相似，都是從測(cè)量實(shí)物模型開(kāi)始的，戶外膜結(jié)構(gòu)造價(jià)，對(duì)于簡(jiǎn)單規(guī)則的可展曲面，可直接利用幾何方法將其展開(kāi)?，F(xiàn)代概念上的裁剪分析，主要還是依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在此過(guò)程中，產(chǎn)生了許多方法，如測(cè)地線法、有限元法、優(yōu)化分析法，等等。下面介紹被廣泛應(yīng)用的測(cè)地線法（GeodesicLineMethod）。

測(cè)地線又稱短程線，是大地測(cè)量學(xué)的概念，其通常被理解為：經(jīng)過(guò)曲面上兩點(diǎn)并存在于曲面上的短的曲線。所以用測(cè)地線作裁剪分析，維西戶外膜結(jié)構(gòu)，就是以測(cè)地線來(lái)剖分空間膜面。這樣做的好處是熱合縫短、用料較省，但熱合縫的分布及材料經(jīng)、緯方向的考慮不易把握。

求曲面上的測(cè)地線的問(wèn)題，實(shí)際上是一個(gè)求曲面上兩點(diǎn)間曲線長(zhǎng)度之泛函極值的問(wèn)題。由于膜結(jié)構(gòu)幾何外形的新奇多變，也就無(wú)法得到曲面上兩點(diǎn)間曲線長(zhǎng)度的泛函的顯式，所以通常是求極值確定測(cè)地線上的若干點(diǎn)，再用線性插值的方法求中間點(diǎn)，戶外膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而求得測(cè)地線。

有了測(cè)地線就可以確定裁剪線：直接以測(cè)地線為裁剪線或從一條測(cè)地線向另一條測(cè)地線作垂線，以垂線中點(diǎn)的連線作為裁剪線。

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膜結(jié)構(gòu)是由多種高強(qiáng)薄膜材料(PVC或Teflon)及加強(qiáng)構(gòu)件（鋼架、鋼柱或鋼索）通過(guò)一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力以形成某種空間形狀，作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)可分為充氣膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)兩大類。充氣膜結(jié)構(gòu)是靠室內(nèi)不斷充氣，使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差（一般在10㎜～30㎜水柱之間），室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布受到一定的向上的浮力，從而實(shí)現(xiàn)較大的跨度。張拉膜結(jié)構(gòu)則通過(guò)柱及鋼架支承或鋼索張拉成型。

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膜結(jié)構(gòu)建筑常用結(jié)構(gòu)型式

膜結(jié)構(gòu)屬于空間結(jié)構(gòu)體系，它不同于一般的鋼、木、磚和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是繼網(wǎng)架、薄殼、懸索結(jié)構(gòu)之后新崛起的一個(gè)結(jié)構(gòu)體系。近三十年來(lái)，預(yù)應(yīng)力 索在結(jié)構(gòu)體系中的作用和優(yōu)勢(shì)已為工程師所充分認(rèn)識(shí)，各種新型索和膜結(jié)構(gòu)體系得到了廣泛的研究和應(yīng)用。從膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和受力特點(diǎn)可將膜結(jié)構(gòu)分為張拉膜結(jié)構(gòu)、充氣膜結(jié)構(gòu)和框式膜結(jié)構(gòu)三大類。

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