膜結構分類

3.充氣式膜結構（Pneumatic Structure）

充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構周邊，利用送風系統(tǒng)讓室內氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內外產生壓力差，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，經濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉，在持續(xù)運行及機器維護費用的成本上較高。所以，較大的膜結構基本都要求進行風洞試驗，以獲得比較正確的膜結構的局部風壓凈壓系數和平均風載體形系數。

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膜結構工程實例

2008年竣工的北京奧運會場館“鳥巢”和“水立方”膜結構采用ETFE膜材，是目前國內很大的ETFE膜材結構建筑，膜材采用進口產品?！傍B巢”采用雙層膜結構，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的?！八⒎健辈捎秒p層ETFE充氣膜結構，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行調節(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。“鳥巢”采用雙層膜結構，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內層用PTFE達到保溫、防結露、隔音和光效的目的。

膜結構的預應力和二次張拉

膜結構的穩(wěn)定依賴于膜內預應力的保持。預應力的水平影響膜在荷載作用下的變形。如果預應力太低.膜就會產生較大位移，在風作用下發(fā)生顫振。

因為膜結構膜材在荷載的持續(xù)作用下會產生松弛和徐變，所以在使用期間膜內預應力會發(fā)生變化。用于特定結構的膜結構膜材性能可以通過雙軸試驗來確定，并應用于預應力設計中。

膜結構設計步驟

常用的計算機找形方法：

（2）動力松弛法

動力松弛法（DynamicRelaxationMethod）是一種專門求解非線性系統(tǒng)平衡狀態(tài)的數值方法，他可以從任意假定的不平衡狀態(tài)開始迭代得到平衡狀態(tài)，早將這種方法用于索網結構的是Day和Bunce，而Barnes則成功地應用于膜結構的找形。 　　力密度法只是從空間上將膜離散化，而動力松弛法從空間和時間兩方面將膜結構體系離散化。（2）給定幾何邊界條件的形狀確定問題：預先確定膜結構的幾何邊界條件，然后計算分析預應力分布和空間形狀。空間上的離散化是將結構體系離散為單元和結點，并假定其質量集中于結點上。時間上的離散化，是針對結點的振動過程而言的。初始

狀態(tài)的結點在激振力作用下開始振動，這時跟蹤體系的動能；當體系的動能達到極值時，將結點速度設置為零，跟蹤過程重新開始，直到不平衡力為，達到新的平衡為止。

動力松弛法大特點是迭代過程中不需要形成剛度矩陣，節(jié)約了剛度矩陣的形成和分解時間，并可在計算過程中修改結構的拓撲和邊界條件，該方法用于求解給定邊界條件下的平衡曲面。其缺點是迭代步驟往往很多。大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構成鋼索網來支撐上部膜材的形式。用動力松弛法找形的軟件有英國InTENS、新加坡WinFabric、英國Suface等。