膜结构设计步骤

膜面褶皱问题

结构上的褶皱（Drape）是指因膜面在一个方向上出现压应力导致膜材屈服而产生的褶皱现象，而结构松弛是指膜面在两个方向上都呈现无张力状态，故松弛的膜面不能承受任何荷载。褶皱判别的两种方法：（设拉为正、压为负）

（1）应力准则：若主应力σ2gt;0，膜元是张紧的；若σ2lt;0且σ2gt;0，膜元是褶皱的；若σ1lt;0，单元是松弛的。

（2）应变准则：若ε2gt;0，膜元是张紧的；若ε2lt;0且ε1gt;0，膜元是褶皱的；若ε1lt;0，单元是松弛的。在荷载分析中，在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别，如发现褶皱单元，可按以下方法处理：

（1）修***元刚度：减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献，即修改褶皱单元的刚度矩阵，从而减小自身的实际荷载分担，结果是增加了相临单元的负担。

（2）修改结构刚度：回到找形阶段，对曲面进行修正，即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。

常用的膜结构几何非线性荷载分析软件有：美国ANSYS，德国EASY（EasyScan）、意大利Forten32、新加坡WinFabric，膜结构建筑施工，英国InTENS等等。

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索膜结构

索膜结构是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。其造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，节能、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用，膜结构建筑作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现，至今已有四十多年的历史，特别是到了七十年代以后膜结构的应用得到了迅速发展。膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。

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膜结构设计：应变补偿

膜结构是在预张力作用下工作的，而膜材的裁剪下料是在无应力状态下进行的，保山膜结构建筑，因而在确定裁剪式样时，有一个对膜材释放预应力、进行应变补偿的问题。影响膜材应变补偿率的因素可归纳为以下几个方面：

（1）膜面的预应力值及膜材的弹性模量和泊松比，这是影响应变补偿率的***直接因素。

（2）主应力方向与膜材经、纬向纤维间的夹角，这一问题变的重要是因为膜材是正交异性材料。

（3）热合缝及补强层，膜结构建筑设计，热合缝及补强层的性能不同于单层膜，其应变补偿应区别对待。

（4）环境温度及材料的热应变性能，尤其是双层膜结构环境温度相差较大时，要特别注意。

在荷载分析中，在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别，如发现褶皱单元，可按以下方法处理：

（1）修***元刚度：减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献，即修改褶皱单元的刚度矩阵，从而减小自身的实际荷载分担，结果是增加了相临单元的负担。

（2）修改结构刚度：回到找形阶段，对曲面进行修正，膜结构建筑造价，即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。

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