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。

　　本公司进行索膜结构设计的软件有四种，分别为EASY 7.0，SMCAD，3D3S，STAAD PRO，其中前面两种主要是作为膜的找形和裁剪设计，而后面两种则作为钢结构的计算和基础的设计。下面分别对每一种软件进行简单的介绍。 EASY 7.0是从德国进口的采用较早的一种膜结构设计软件，该软件采用力密度法原理进行找形，同时采用测地线原理对空间曲面展开成平面进行裁剪下料。无数个工程实例证明，该软件是得信赖的，同时也是和经济的一种设计软件，目前在世界范围内也得到很大的推广。SMCAD是主要由上海交通大学开发的一种空间结构软件，主要是为膜结构的设计服务。该软件采用第三牛顿定理对膜结构进行找形，同时采用热应力原理进行裁剪下料。该软件在设计过程中，能保证膜和钢结构的同步设计，使整个结构的变形和位移得到控制。使安全和经济指标得到了很大的保障。虽然使用时间较短，但得到了专家的一致好评，并于2004年通过了国际鉴定，有后来居上的势头。

　　3D3S是由上海同济大学开发的专门进行钢结构设计的软件，该软件从4.0版本发展到今天的8.0版本，不断吸收实际经验，也不断的得到提高和改善。该软件和CAD完美的结合，采用空间建模方式，比较完美的模拟工程实例。无论是从厂房的设计到高层结构的验算，从结构线性分析到结构非线性分析，都经受了较大的考验。不愧是国内结构工程师从事设计的一件。STAAD PRO是最早从美国进口的钢结构设计软件，它主要采用美国规范，比较能跟国际接轨。在进行较复杂的结构体系时，一般常用该软件。其实并不仅仅它是从美国进口而来，因为无论是在软件的功能和稳定性方面，以及计算结果都得到很高的评价。

　　综上所述，我公司在进行索膜结构设计时，都是采用两种软件进行计算和验算，对计算结果，结合工程师的经验进行优化处理，力争每个工程既经济又安全，符合国家规范，满足客户的经济要求。

　　景观张拉膜作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。恰由于此，用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。轻质张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。

　　透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑。 膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间，有的膜材的光谱透射比可以达到40%，而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。通过膜材和透光保温材料的适当组合，可以使含保温层的多层膜具有透光性。即使光谱透射只有几个百分点，膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的，具有轻型屋面的观感 [2] 。柔性 张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生性变形。膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韧性，不会因折叠而产生脆裂或是破损，这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。

　　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