膜结构形状的确定以及使用原则

膜结构外形设计就是确定满足设计要求的平衡曲面和与此曲面对应的预张力值，也就是说，外形设计同时也是内力设计。在接下来的文章膜结构设计安装公司主要普及其形状的确定以及原则。

膜结构外形设计就是确定满足设计要求的平衡曲面和与此曲面对应的预张力值，也就是说，外形设计同时也是内力设计。在接下来的文章膜结构设计安装公司主要普及其形状的确定以及原则。

形状确定或者说找形是膜结构设计比不缺少的步骤，在这一过程中，需要综合考虑建筑的平面、立面要求和建筑功能以及下部支承条件等因素来确定符合边界条件和力学平衡要求的曲面形状。实际上，膜结构的设计打破了传统的“先建筑，后结构”的设计方式，要求建筑师和结构师在方案建议阶段便紧密结合在一起，共同确定建筑物的外形。

从力学的角度来看，膜结构的找形问题可以归结为求解空间曲面的初始平衡问题。这一问题包含了如下几个重要参数：①结构拓扑关系；②体力和面力；③结构几何形状；④几何边界条件；⑤初始预张力的大小和分布。其中，结构拓扑关系是指不同结构构件之间的连接关系，在计算机有限元模型中，也可以将其理解为结构单元之间的连接关系。体力和面力是指结构自重和外荷载，在找形阶段外荷载通常为零。结构几何形状是找形阶段所要求解的，一般属于未知量。几何边界条件和初始预张力通常由结构工程师根据建筑条件和施工条件等因素来综合确定，是找形阶段的主要自变量。可以说，找形就是寻求以上诸多因素的平衡点。接下里在介绍一下它的确定原则。

膜结构设计安装师在构思张力膜结构的外形时，需注意以下几点：

（1） 曲面的弯曲应在两个方向上互反，即应为负高斯曲面。张力膜结构受风压力和风吸力作用，利用方向互反的曲面，可以使膜面在两个方向上相互制约，有效传递外荷载。

（2） 避免出现大面积的扁平区域。曲面上出现大面积的扁平区域，意味着曲面的自然刚度低，承受竖向荷载的能力弱，容易积水或积雪；为了增加扁平区域曲面的刚度，需要给曲面施加非常大的预应力，这就会导致作用于边界构件上的力很大，甚至无法实施。

（3） 曲面上的高低起伏宜平缓，避免出现“尖角”。曲率变化过于剧烈会导致应力集中。

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