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，膜结构建筑造价，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，英国InTENS等等。

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膜结构设计裁剪分析步骤：

（1）空间膜面剖分成空间膜条

膜结构是通过结构来表现造型，空间膜面在剖分成膜条时，要充分考虑膜条的边线即热合缝对美观的影响；同时膜材是正交异性材料，为使其受力性能更好，应保证织物的经、纬方向与曲面上的主应力方向尽可能一致；此外，用料***省、缝线***短，也是进行膜面剖分必须考虑的因素。

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膜结构工程实例

目前国内膜结构发展振奋人心，随着一些大型体育馆、候机大厅等建设以及2010年上海世博会和广州亚运会等国际盛会的举办，为中国膜结构的发展带来了机遇和挑战。尤其在膜材方面，中国起步晚，技术水平低，大部分膜材还主要依靠进口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市场的主流，应用比较广泛。中国已有PTFE膜材的自主知识产权，性能也基本达到国外同类产品的要求。很多公司、科研单位以及高校都在进行PVC表面涂层材料的研究，如PVDF、纳米TiO2表涂剂等的研究已初见成效，另外在表面防污自洁处理方面的研究如仿生荷叶构筑微粗糙表面也开始起步。在引进世界***的生产设备和工艺技术的同时，加紧消化吸收并改进创新，尽快开发适合中国市场需求的膜材表面处理技术，膜结构建筑工程，对提升中国整个产业用纺织品产品档次和市场竞争力都具有重要意义。

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