膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括那些內(nèi)容

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括體形設(shè)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(shè)計確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點的坐標、結(jié)構(gòu)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(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來提高，對膜結(jié)構(gòu)而言，任何時候不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。

膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)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，因此要計算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)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(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個方向應(yīng)力增加而另一個方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。

因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構(gòu)件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)工程中關(guān)鍵的一個問題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。

什么是氣枕式膜結(jié)構(gòu)？

氣枕式膜結(jié)構(gòu)也是靠膜面內(nèi)外壓差來承載的。氣枕及其組合可用作屋面或立面等圍護結(jié)構(gòu)。為了使氣枕屋頂具有良好的透光性和保溫效果，一般采用ETFE膜?？稍跉庹韮?nèi)部增加內(nèi)膜以減少氣體的對流，從而提高其保溫效果。

在1993年斯圖加特國際園藝博覽會中，飛艇Lotte用到的壯觀的臨時飛機庫就是用氦氣填充的，該飛機庫由可以開關(guān)閉合的錐形元件構(gòu)成。

英國伊甸園ETFE膜結(jié)構(gòu)工程位于英格蘭西南部康沃爾郡深奧斯特爾附近一座廢棄的黏土礦區(qū)，耗資8700萬英鎊，于2001年3月正式對公眾開放。該溫室由四座穹頂狀建筑連接而成，其骨架是鋼管構(gòu)成的一個個六角形，上面履蓋著由ETFE膜材制成的透明膜結(jié)構(gòu)。

膜材厚50~25mm，共三層，用200~750Pa的氣壓充氣。如果采用玻璃作為屋頂材料，下部就需要3倍的鋼結(jié)構(gòu)來支撐，而ETFE膜材的重量只有同等厚玻璃板的1%，制造時的能耗也大大降低。ETFE膜材料使用壽命長達25年，它透光絕緣，層與層之間充有空氣，所以有非常好的保暖隔熱作用。

【張拉膜結(jié)構(gòu)的防火性】

1、膜材是難燃資料聚酯纖維，而涂覆PVC聚酯纖維的膜材要通過阻燃測試，也就是說在去除熱源之后，膜材可以快速地自行平息。

2、張拉膜結(jié)構(gòu)全體溫度到達70度的時候膜材會呈現(xiàn)徐變;

3、到達100度時張拉膜結(jié)構(gòu)條元之間的焊接縫就會被裂開;

4、當溫度到達250度時，膜材就會被消融掉。

5、可是如果僅僅局部明火的話，那么膜材上的火會自行熄滅，由于PVC涂層中都附加著放著火焰飛濺的添加劑，還有些膜材運用的是玻璃前衛(wèi)，這一種屬于不燃資料。

6、即便溫度到達100度的時分，膜資料也不會起火。玻璃纖維涂覆的是PTFE資料，膜的焊縫溫度要到達250度的時分才會被損壞。

分析膜結(jié)構(gòu)建筑，在安裝方面要注意的四點

一、避免膜材po裂

1、為了有效的避免膜材的po裂，在設(shè)計膜結(jié)構(gòu)時就應(yīng)要確保膜面在張拉后具有一定的剛度;

2、同時要考慮到二次張拉的可能性;

3、對發(fā)生松弛的膜面要及時進行二次張拉。

4、節(jié)點規(guī)劃要保證足夠的轉(zhuǎn)動的范圍，可以保證膜面在風(fēng)下的大變形。

5、吊裝時要避免因節(jié)點板及鋼索的自重形成膜資料撕裂。

二、. 避免膜面積水

1、在設(shè)計膜面造型時，應(yīng)選用較大的膜面坡度，并使膜面排水方便快捷。

2、根據(jù)工程所在地的降雨情況進行膜面的調(diào)整。

三、避免火災(zāi)損壞

1、盡量減少可燃物體接近膜面，要按建筑規(guī)劃防火標準的要求設(shè)置相應(yīng)的消防設(shè)施，

2、盡可能選用不可燃的PTFE涂層掩蓋材料或阻燃材料。

四、杜絕劣質(zhì)工程