膜结构设计编辑一、膜结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 二、膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。 三、膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。 四、膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。 五、对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计，应在考虑施工过程的基础上进行一体化的设计。 六、膜材只能承受拉力，不能承受压力和弯矩。 七、膜面的主应力应小于膜材的强度设计值，在荷载长期作用下，最小主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。 八、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。 九、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。 十、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。膜材分类编辑膜材分类目前建筑膜材广泛认可的标准是日本JISA-93所规定的A、B、C三类，是根据其防火性能的优劣来划分的。A类A类，以玻璃纤维织物为基材涂PTFE而成；B类B类次之，以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成；C类C类是三类中最次的，以聚酯（涤纶）织物为基材涂PVC而成。按涂层材料分，有聚四（PTFE）、聚偏（PVDF）、聚（PVF）、聚（PVC）、聚氨酯（PU）、橡胶等。PTFE建筑膜材PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四树脂而成的材料。这种膜材有较好的焊接性能，有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自洁性是所有建筑膜材中的，但柔韧性差，施工较困难，成本也十分惊人。一些公司共同开发性膜材。其加工方法是把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中，使织物两面皆有均匀的特氟隆，使性的PTFE膜正式诞生。此后性膜结构正式在美国风行，许多学者对膜结构进行了深入的研究。20年后跟踪检测结果表明，这种膜材的力学性能与化学稳定性指标只下降了20%~30%，颜色也几乎没变，膜的表层光滑，具有弹性，大气中的灰尘、化学物质微粒极难附着与渗透，经雨水冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性，这足以显示出PTFE膜材的强大生命力和广阔的市场前景。 目前国外对这种膜材的开发和应用比较成熟，生产厂家也很多。玻纤PVC建筑膜材这种膜材开发和应用得比较早，通常规定PVC涂层在玻璃纤维织物经纬线交点上的厚度不能少于0.2mm，一般涂层不会太厚，达到使用要求即可。为提高PVC本身耐老化性能，涂层时常常加入一些光、热稳定剂，浅色透明产品宜加一定量的紫外吸收剂，深色产品常加炭黑做稳定剂。另外对PVC的表面处理还有很多方法，可在PVC上层压一层极薄的金属薄膜或喷射铝雾，用云母或石英来防止表面发粘和沾污。玻纤有机硅树脂建筑膜材有机硅树脂具有优异的耐高低温、拒水、抗氧化等特点，该膜材具有高的抗拉强度和弹性模量，另外还具有良好的透光性。Vestar膜材就采用这种树脂对玻璃纤维布涂覆而制成的，目前这种膜材应用的不多，生产厂家也较少。张拉膜张拉膜玻纤合成橡胶建筑膜材合成橡胶（如丁腈橡胶，氯丁橡胶）韧性好，对阳光、臭氧、热老化稳定，具有突出的耐磨损性、耐化学性和阻燃性，可达到半透明状态，但由于容易发黄，故一般用于深色涂层。膨化PTFE建筑膜材。由膨化PTFE纤维织成的基布两面贴上氟树脂薄膜即得膨化PTFE建筑膜材。由于它的造价太高，一般的建筑考虑到成本和性能两方面，很少选用这种膜材，目前国外的生产厂家也不多。ETFE建筑膜材由ETFE（-四共聚物）生料直接制成。ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强度高，加工性能好。近年来，ETFE膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。这种膜材透光性特别好，号称“软玻璃”，质量轻，只有同等大小玻璃的1%；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃；可有效的利用自然光，节约能源；良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污，且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物，清洁周期大约为5年。另外，ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡，方便施工和维修。ETFE也有不足，如外界环境容易损坏材料而造成漏气，维护费用高等，但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等的建设，ETFE更突显自己的优势。目前生产这种膜材的公司很少，只有少数几家公司可以提供ETFE膜材，这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。包括内容1，初始态分析：确保生成形状稳定、应力分布均匀的三维平衡曲面，并能够抵抗各种可能的荷载工况；这是一个反复修正的过程。2，荷载态分析：张拉膜结构自身重量很轻，仅为钢结构的1/5，混凝土结构的1/40；因此膜结构对地震力有良好的适应性，而对风的作用较为敏感。此外还要考虑雪荷载和活荷载的作用。由于目前观测资料尚少，故对膜结构的设计通常采用安全系数法。张拉膜张拉膜3，主要结构构件尺寸的确定，及对支承结构的有限元分析。当支承结构的设计方法与膜结构不同时，应注意不同设计方法间的系数转换。4，连接设计：包括螺栓、焊缝和次要构件尺寸。5，剪裁设计：这一过程应具备必要的试验数据，包括所选用膜材的杨氏模量和剪裁补偿值（应通过双轴拉伸试验确定）。膜结构在方案阶段需要考虑的问题有：1，预张力的大小及张拉方式；2，根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式；3，考虑膜面及其固定件的形状以避免积水（雪）；4，关键节点的设计，以避免应力集中；5，考虑膜材的运输和吊装；6，耐久性与防火考虑。在膜结构设计阶段所要考虑的要点有：1，保证膜面有足够的曲率，以获得较大的刚度和美学效果；2，细化支承结构，以充分表达透明的空间和轻巧的形状；3，简化膜与支承结构间的连接节点，降低现场施工量。膜结构研究的主要问题有：1，找形（Form-finding）或更进一步叫“形态理论”；2，考虑膜材松弛和各向异性下的结构响应；3，结构在风荷载作用下的动力稳定性；4，裁剪优化；5，膜与索及支承结构间的相互作用。发展方向膜结构是建筑结构中发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从1970年代以来， 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。 膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。成为化纤纺织品应用的一个重要领域。

　　一、膜结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。

　　二、膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。

　　三、膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。

　　四、膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。

　　五、对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计，应在考虑施工过程的基础上进行一体化的设计。

　　六、膜材只能承受拉力，不能承受压力和弯矩。

　　七、膜面的主应力应小于膜材的强度设计值，在荷载长期作用下，最小主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。

　　八、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。

　　九、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。

　　十、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。

　　膜材分类编辑

　　膜材分类

　　目前建筑膜材广泛认可的标准是日本JISA-93所规定的A、B、C三类，是根据其防火性能的优劣来划分的。

　　A类

　　A类，以玻璃纤维织物为基材涂PTFE而成；

　　B类

　　B类次之，以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成；

　　C类

　　C类是三类中最次的，以聚酯（涤纶）织物为基材涂PVC而成。按涂层材料分，有聚四（PTFE）、聚偏（PVDF）、聚（PVF）、聚（PVC）、聚氨酯

　　膜结构是一种建筑与结构结合的结构体系，是采用高强度柔性薄膜材料与辅助结构通过一定方式使其内部产生一定的预张应力，并形成应力控制下的某种空间形状，作为覆盖结构或建筑物主体，并具有足够刚度以抵抗外部荷载作用的一种窄间结构类型。膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构类型，它打破了纯直线建筑风格的模式，以其的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的组合，给人耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。膜结构具有强烈的时代感和代表性，是集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学、计算机技术等为一体的多学科交叉应用工程，具有很高的技术含量和艺术感染力，其曲面可以随建筑师的设计需要任意变化。结合整体环境，建造出标志性的形象工程，并且实用性强、应用领域广泛。既可应用了大型公共设施，如体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心、停车场、站台设施等。又可应用于休闲设施、工业设施、入口廊道以及标志性或景观性的建筑、小品等。 大跨度。膜结构自重轻、抗震性能好，可以不需要内部支承，克服了传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡可视空间，有效增加空间使用面积。(2)艺术性。膜结构突破了传统的建筑结构类型，以造型学、色彩学为依托，可结合自然条件，充分发挥建筑师的想象力，根据创意建造出传统建筑难以实现的曲线及各种造型，且色彩丰富，富有时代气息，体现结构构件受力之美。配合灯光易形成夜景，给人以现代美的享受。(3)经济性。膜材料具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，节约能源；夜间彩灯透射可形成绚烂的景观。而且，膜结构能够拆卸，易于搬迁，特别是在建造短期应用的大跨度建筑时，更为经济。(4)安全性。膜材料具有的阻燃性和耐高温性，能很好地满足防火要求；膜结构属柔性结构，能够承受很大的位移，不易整体倒塌；膜结构自重轻，抗震性能比较好。(5)自洁性。膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，本身不发黏，落到膜材表面的灰尘可以靠雨水的自然冲洗而达到良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。(6)工期短。膜片的裁剪、钢索及钢结构等的制作均在工厂完成，减少现场施工时间，可与下部钢筋混凝土结构或构件等同时进行，避免施工交叉，在施工现场只是钢索、钢结构及膜片的连接安装定位及张拉的过程，故现场施工安装、迅速快捷，相对传统建筑工程工期较短。(7)适用广。从气候条件看，膜结构建筑适用的地域广阔；从规模上看，可以小到单人帐篷、花园小品，大到覆盖几万、几十万平方米的建筑。甚至有人曾设想覆盖一个小城，实现人造自然。缺点编辑(1)耐久性差。一般的膜材使用寿命为15～25年，与传统的混凝土及钢材相比有较大的差距，与“百年大计”的设计理念不同。(2)隔热性差。如果强调透光性，只能用单层膜，隔热性就差，因而冬天冷、夏天热，需要空调。(3)隔音效果较差。单层膜结构只能用于隔音要求不高的建筑。(4)抵抗局部荷载能力差。屋面会在局部荷载作用下形成局部凹陷，造成雨水或雪的淤积，使屋盖在淤积处的荷载增加，可能导致屋盖撕裂(帐蓬结构)或翻转(充气结构)。(5)充气结构还需要不停地送风，因此维护和管理特别重要。另外。气承式充气结构必须是密闭的空间，不宜开窗。(6)环保问题。使用的膜材都是的，一旦达到使用年限，拆除的膜材便成为城市垃圾而无法处置，正在研制开发膜材的可回收利用，并已取得了一定的进展。膜材编辑在薄膜结构中，薄膜既是结构材料，又是建筑材料。作为结构材料，薄膜必须具有足够的强度，以承受由于自重、内压或预应力、风、雪等作用产生的拉力；作为建筑材料，它又必须具有防水、隔热、透光或阻光等建筑功能。膜材料作为膜结构的灵魂，它的发展与膜结构的技术密切相关、互相促进的。膜的材料分为织物膜材和箔片两类。高强度箔片近几年才开始应用于结构。织物是由纤维平织或曲织生成的，织物膜材已有较长的应用历史。结构工程中的箔片都是由氟塑料制造的，它的优点在于有很高的透光性和出色的防老化性。 膜结构建筑造型丰富多彩，千变万化，按照支承方式分为充气式膜结构、张拉膜结构和骨架支承膜结构。