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膜結構看臺理論及設計特性    

   ⒈ 雕塑感

             張拉膜結構的曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。

             無論室內還是室外這種雕塑般的質感都令人激動。夜晚的燈光使膜結構具有強烈的雕塑感張拉膜結構膜結構看臺的特性：

             可使建筑師設計出各種張力自平衡、復雜且生動的空間形式。在一天內隨著光線的變化，雕塑般的膜結構通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。

             日出和日落時，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч栁挥谶h地點時，膜結構的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經(jīng)過設計的人工燈光也可使膜結構成為光的雕塑。

      ⒉安全性

             按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設計的的輕型張拉膜結構具有足夠的安全性。

             輕型結構在自然災害等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。由于輕型結構自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險性也較傳統(tǒng)建筑結構小。

             膜結構發(fā)生撕裂時，若結構布置能保證桅桿、梁等剛性支承構件不發(fā)生坍塌，其危險性會更小。

             膜結構的柔性使其在任一荷載作用下均以有利的形態(tài)承載。

膜結構看臺工程的結構設計要求該如何做才能保證工程整體的穩(wěn)定

1.支承結構的穩(wěn)定性

在膜結構看臺中,膜是主要受力構件之一,但是膜結構看臺的支承體系仍然應該滿足其自身穩(wěn)定性的要求,在設計時主要考慮的內容大致有兩個方面,一是為了在張拉膜面時,方便把握各控制點的空間位置及對膜面實施張拉,二是在發(fā)生膜材撕裂時,不至于引起結構整體倒塌的嚴重事故,更換膜面時施工也要比較方便.

2.水平力的傳遞

在膜結構看臺中,作用于膜面的荷載會以膜面張力的形式呈現(xiàn),并主要通過邊界索經(jīng)膜角節(jié)點板傳遞到支承結構或基礎,節(jié)點處的水平力往往很大,設計時應采用合適的構造措施以確保水平力的可靠傳遞.

3.結構體系內力的自平衡

膜結構看臺是一種張力結構,所有作用于膜面的外部作用都會以膜面膜面張力的增減來體現(xiàn),所以在布置膜結構看臺的支承結構體系時,應盡可能將其設計成自平衡體系,以減少膜面張力對下部結構或地基的影響.

4.結構單元的重復與組合

利用某種基本外形的機構單元加以組合,是形成大面積覆蓋空間的有效方法,但是在使用多個同一結構單元組合時,需要注意膜面的熱合線在連接處要對齊,以形成連續(xù)/流暢的視覺效果.

膜結構看臺荷載分析

1.當膜結構在荷載作用下產(chǎn)生較大應力或變形時,應返回初始形態(tài)確定階段對膜結構進行調整.通?？烧{整初始預張力大小和分布/調整結構外形或增加加強數(shù)量等.

2.膜結構自重較小,屬風敏感結構,在風荷載作用下易產(chǎn)生較大的變形和振動.對膜結構風振過程的研究,目前尚處于起步階段,可借鑒的資料較少.膜結構形態(tài)各異,很難用統(tǒng)的風振動力系數(shù)來描述,因此對形象負復雜/跨度較大或重要的建筑物,必須進行風振動力分析或進彈性模型風洞試驗,以確定風荷載動力影響.對較常用的骨架支承式膜結構和整體張拉式傘形和鞍形膜結構,本規(guī)程采用風振系數(shù)來考慮結構在風荷載作用下可能的影響應與平均風響應之比,便于工程設計應用.

3.迄今,我膜結構設計都參照外規(guī)范采用單安系數(shù)設計方法.

4.各對安系數(shù)K的取值不盡相同:大多數(shù)都按短期荷載和長期荷載取值,其值分別在3～4和6～8的范圍內.如美的安系數(shù)取3～8;日本臨時（短期）荷載下取4,持久（長期）荷載下取8.

5.對于膜結構看臺挑蓬類的整體張拉式膜結構,其整體位移可定義為內環(huán)的位移;對于索系支承式膜結構,其整體位移可定義為跨中位移.膜結構在荷載應分析時的膜單元,是指由柔性索邊界或鋼性邊界圍起的片膜.膜單元名義尺寸,對于三角形膜單元可定義為小變長的2/3;對于四邊形膜單元可定義為通過位移點的邊界間的小跨度.

6.出現(xiàn)松弛將降低膜結構的剛度,在風荷載作用下易發(fā)生劇烈振動,甚至導致膜材撕裂.此外松弛還將影響結構的美觀和排水性能.因此,應盡量避免膜材在正常使用狀態(tài)（類荷載應組合）下出現(xiàn)松弛.

7.索是膜結構中的重要受力構件,旦處于受壓狀態(tài),就有可能導致結構變?yōu)闄C動體,因此規(guī)定,索在類荷載應組合下均應處于受拉狀態(tài)