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膜結構設計

膜結構的設計主要包括體形設計、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、結構形式，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，因此其剛度和穩定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預應力來提高，對膜結構而言，任何時候不存在無應力狀態，因此膜曲面形狀較終必須滿足在一定邊界條件、一定預應力條件下的力學平衡，并以此為基準進行荷載分析和裁剪分析。膜結構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。膜結構考慮的荷載一般是風載和雪載。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，因此要準確計算結構的變形和應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、膜中初始預張力。在外荷載作用下膜中一個方向應力增加而另一個方向應力減少，這就要求施加初始張應力的程度要滿足在較不利荷載作用下應力不致減少到零，即不出現皺褶。近期問世的哈大劇院、武漢2號線、徐州奧體館都是看臺膜結構建筑的杰出代表。因為膜材料比較輕柔，自振頻率很低，在風荷載作用下極易產生風振，導致膜材料破壞，如果初始預應力施加過高，膜材涂變加大，易老化且強度儲備少，對受力構件強度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預應力的確定要通過荷載計算來確定。經過找形分析而形成的摸結構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，是整個膜結構工程中較關鍵的一個問題。

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膜結構應用

我國膜結構建筑雖然起步較晚，但是發展速度非常快。從1997年至2001年，五年內我國建造的膜結構達37萬噸;2003年建造的膜結構約18萬噸;2005年、2006年建造的膜結構分別超過33和40萬噸。2008年北京奧運會、2010年上海世博會和廣州亞運會的舉行，以及各種類型的展覽館建設，使得我國迎來了膜結構建筑的發展高峰期，這幾年間我國膜結構建筑的建造規模擴張非常迅速。PVDF是聚偏氟乙烯(Po-lyvinylideneFluoride)的略稱,可以抵抗由紫外線引起的降解,顏色變化,失去光澤,抵抗腐蝕,抵抗臟污,抵抗發霉。

目前全世界膜結構的生產企業主要集中在美國、日本和德國等少數幾個發達國家。其中大部分的生產企業都力具備產品的研發、設計、生產這一產業全業務鏈模式經營。而作為膜結構的主要材料，目前市場上主要是以是PVC膜、PVF膜、PVDF、PTFE乃至較新的ETFE 膜材為主。膜結構的分類各自特點張拉式索膜結構張拉式索膜建筑可謂索膜建筑的精華和代表。

膜結構具有抗震性的因素

膜結構具有很好的防火性和防震性。由于該建筑用的是膜材料中較好的阻燃成分和耐高溫成分，這也是膜結構景觀棚防震性較好的精髓所在。而且，它的整體結構性很輕巧，即使在發生時，也不會造成多大的危害力，這也是防震性較好原因之一。

還有一個防震性特點就是安裝也很便捷，快速，造型好，工期短，它的變形能力和擴張性導致抗震性能比傳統強一萬倍之多。這也和它的結構組成分不開的。是由上面造型奇特的膜材質和下面骨架的鋼結構、鋼索組成的，現場安裝即可完成。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對于建筑節能十分重要。其實膜結構是：有體型設計、初始平衡設計、荷載分析、裁剪分析等四大步驟完成的，對于任何膜結構而言，任何時候都不存在無應力狀態，因此它的剛度和穩定性很強，也因此它的裁剪要在準確的結構變形和應力相結合的情況下完成的，這也造就了抗震性極強性能的所在。

當然正是由于它具有的抗震能力，因此得到人們的普遍親睞，更逐漸在城市中普及開來。

PTFE類膜材料

PTFE類膜材料商品名叫特氟隆(Teflon),是在玻璃纖維布基上敷聚四氟乙烯樹脂(簡寫PTFE),樹脂含量大于90%。PTFE膜的特征是耐久性、防火性與防污性高。膜結構的應用前景自重輕,跨度大,造價低,可以大限度發揮材料特性,有利防震。但PTFE膜與PVC膜比較,材料費與加工費高,且柔軟性低,在施工上為避免玻璃纖維被折斷,須有專用的工具與施工技術。