膜结构工程

用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度，柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物基材，在其基材两面以树脂为涂层材所加工固定而成的材料，中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维，而作为涂层材使用的树脂有聚***树脂（PVC），硅酮（silicon）及聚四氟乙烯树脂（PTFE），在力学上织物基材及涂层材分别具有影响下列的功能性质。织物基材——抗拉强度，抗撕裂强度，耐热性，耐久性，防火性。4、灯光或其他热源与膜材保持一定距离，（膜材的表面温度不得大于70℃）。涂 层 材——耐候性，防污性，加工性，耐水性，耐品，透光性。

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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，英国InTENS等等。

膜结构设计裁剪分析步骤：

（3）应力状态转化到无应力状态

从应力状态到无应力状态的转化，即释放预应力、进行应变补偿。膜结构是在预应力状态下工作的，而平面膜材的下料是在无应力状态下进行的，为确定膜材的下料图，需对膜片释放预应力，并进行应变补偿。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和***结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。这里的补偿实际上是缩减，在此基础上加上热合缝的宽度，即可得膜材的下料图。