膜结构工程实例

2008年竣工的北京奥运会场馆“鸟巢”和“水立方”膜结构采用ETFE膜材，是目前国内很大的ETFE膜材结构建筑，膜材采用进口产品。“鸟巢”采用双层膜结构，外层用ETFE防雨雪防紫外线，内层用PTFE达到保温、防结露、隔音和光效的目的。膜结构场馆防霾功能泡泡球馆是气膜结构的体育场馆，是集科技、环保、健康于一体的新型全民健身运动馆。“水立方”采用双层ETFE充气膜结构，共1437块气枕，每一块都好像一个“水泡泡”，气枕可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，并且具有良好的保温隔热、消除回声，为运动员和观众提供温馨，安逸的环境。

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膜结构的排水和积水

由于荷载作用下膜结构膜材会产生变形，膜结构膜面坡度较小处可能会有积水。降雨或者降雪较大及雪融后，应对张拉膜结构进行监测以避免产生积水。

膜结构使用温度

本产品使用温度环境为-40℃/ 70℃，注意设置灯光和采暖设备时，不宜离膜材太近，以免烧膜材。

膜结构设计步骤

常用的计算机找形方法：

（1）力密度法

索网结构中拉力与索长度的比值定义为力密度（ForceDensity）。力密度法（ForceDensityMethod）是由Linkwitz及Schek提出来的，原先只是用于索网结构的找形，将膜离散为等代索网，后来，该方法被用于膜结构的找形。因此，找形过程中还有个曲面病态判别和修改的问题，或者叫形态优化（包括几何形态优化、应力形态优化和刚度形态优化等）。把等代为索的膜结构看成是由索段通过结点相连而成，通过确定索段的力密度，建立并求解结点的平衡方程，可得各自由结点的坐标。

不同的力密度值，对应不同的外形。当外形符合要求时，由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。膜结构膜材：ETFE由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。力密度法也可以用于求解小曲面，小曲面时膜内应力处处相等，肥皂膜就是建议的小曲面的例子。实际上的小曲面无法用计算机数值计算方法得到，所以工程上常采用确定误差来得到可接受的较小曲面。

力密度法的优点是只需求解线性方程组，其精度一般能满足工程要求。用力密度法找形的软件有德国EASY（EasyForm）、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。