膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
從結(jié)構(gòu)形式上可分為骨架式、拉伸式、充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式。
1.骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure）以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架后，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開(kāi)口部不易受限制， 且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，廣泛適用于任何大,小規(guī)模的空間。
2.張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure）以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。除了實(shí)用創(chuàng)意、創(chuàng)新美觀的造型外，還可以表現(xiàn)出膜結(jié)、結(jié)構(gòu)精神的形式。 近年來(lái)，大型管理跨距調(diào)整空間也多采用以控制鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來(lái)支撐結(jié)構(gòu)上部膜材的形式。因施工技術(shù)精度可以要求高，結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能強(qiáng)，且具豐富的表現(xiàn)力，所以工程造價(jià)成本略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。
3.充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure）
充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，應(yīng)用送風(fēng)體系讓室內(nèi)氣壓上升到必定壓力后，使屋頂表里發(fā)生壓力差，以抵制外力，因應(yīng)用氣壓來(lái)支持，及鋼索作為輔佐材,無(wú)需任何梁,柱支持，可得更大的空間，施工快速，經(jīng)濟(jì)效益高，但需維持舉行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)及機(jī)器維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。
只有正確表達(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑，才具有很強(qiáng)的說(shuō)服力和表現(xiàn)力。\\ \"這句話揭示了緊張的本質(zhì) 膜結(jié)構(gòu) \\ \"。對(duì)于張緊膜結(jié)構(gòu)，任何額外的支撐和裝飾都是多余的，其結(jié)構(gòu)本身就是造型；換句話說(shuō)，不可能符合結(jié)構(gòu)的形狀，因?yàn)檫@樣的薄膜要么飄動(dòng)，要么不穩(wěn)定。張力之美膜結(jié)構(gòu)在于力與形的結(jié)合。
張拉膜結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)構(gòu)成單位平日有：膜材、索與支承結(jié)構(gòu)（桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件）。
新型建筑材料膜材被公認(rèn)為繼磚、石、混凝土、鋼材、木材之后的“第六大建筑材料”。膜材自身不克不及受壓也不克不及抗彎，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外，膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件是形成倒數(shù)面。為了減小傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變形，必須提高結(jié)構(gòu)的抗力，膜結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的形狀來(lái)分散荷載，從而獲得較小的內(nèi)力增量。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)\\ \"在平衡位置附近變形時(shí)，有兩種恢復(fù)力:一種是由幾何變形引起的；另一種是由材料應(yīng)變引起的。通常通過(guò)幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以我們要使每一個(gè)膜片具有一個(gè)良好的剛度，就應(yīng)盡量可以形成負(fù)高斯曲面，即沿對(duì)角發(fā)展方向進(jìn)行分別研究形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”。“高點(diǎn)”通常是由桅桿來(lái)提供的，也許是由于這個(gè)原因，有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)（suspension membrane）。
作為索膜材的彈性邊界，索膜材被分成一系列的橫膈膜，從而減小了索膜材的自由支撐長(zhǎng)度，使橫膈膜表面更容易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)研究指出，膜材的自由支承長(zhǎng)度一般不宜使用超過(guò)15米，且單片膜的覆蓋區(qū)域面積問(wèn)題不宜大于500平米。此外，電纜的另一個(gè)重要功能是為桅桿等支撐結(jié)構(gòu)提供額外的支撐，以確保支撐結(jié)構(gòu)不會(huì)因膜材的損壞而倒塌。
膜結(jié)構(gòu)停車棚設(shè)想首要包括以下內(nèi)容：
1.初始狀態(tài)分析: 保證三維平衡面形狀穩(wěn)定、應(yīng)力分布均勻，并能抵抗各種可能的載荷條件，這是一個(gè)重復(fù)的修正過(guò)程。
圖2。荷載狀態(tài)分析: 受拉膜結(jié)構(gòu)重量輕，僅為鋼結(jié)構(gòu)的1/5，混凝土結(jié)構(gòu)的1/40。因此膜結(jié)構(gòu)對(duì)地震力有很好的適應(yīng)性，對(duì)風(fēng)也很敏感。此外，還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于缺乏觀測(cè)資料，膜結(jié)構(gòu)通常采用安全系數(shù)法設(shè)計(jì)。
決定主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸及支撐結(jié)構(gòu)的有限元分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究方法與膜結(jié)構(gòu)不同時(shí)，應(yīng)注意自己不同進(jìn)行設(shè)計(jì)教學(xué)方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換。
4，連接進(jìn)行設(shè)計(jì)：包括通過(guò)螺栓、焊縫和次要構(gòu)件主要尺寸。
5.切削設(shè)計(jì):這個(gè)過(guò)程要有必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括楊氏模量和膜材的切削補(bǔ)償值(應(yīng)通過(guò)雙軸拉伸試驗(yàn)確定)。
「膜結(jié)構(gòu)」在計(jì)劃階段需要考慮的事項(xiàng)包括:
1，預(yù)張力的大小及張拉方式；
2，根據(jù)控制荷載來(lái)確定膜片的大小和索的布置方式。
3、考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪)。
4，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，以避免應(yīng)力集中；
5，考慮膜材的運(yùn)輸和吊裝；
6，耐久性與防火考慮。
在「膜結(jié)構(gòu)」張力設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮的要點(diǎn)包括:
1，保證膜面有沒(méi)有足夠的曲率，以獲得具有較大的剛度和美學(xué)教育效果。
2、細(xì)化支撐結(jié)構(gòu)，充分表現(xiàn)出透明的空間和光線形狀。
3.簡(jiǎn)化膜與支撐結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)，減少現(xiàn)場(chǎng)施工量。
