膜結構的設計可分為三個步驟:(1)找出一個初始平衡形狀; (2)各種荷載組合下的力學分析以保證安全; (3)裁剪制作。發達國家從六十年代起開始提出多種計算方法, 到目前為止以有限元法為最普遍被采用的方法。而單元類型皆為 三角形平面常應變單元,該方法是從剛性板殼大變形理論移植過來的。 從以析可以看到,膜結構作為只能抗拉的軟殼體是不適宜采用這種平面單元的,因為對于剛性殼體來說,這種平板單元可以看成平面應力單元和平板彎曲單元的組合,其單元剛陣可以由這兩種單元剛陣合并而成。而膜結構作為軟殼體是不能抗彎的,只能靠薄膜曲面的曲率變化,從而引起膜表面中內力重分布來抵抗垂直于曲面的外荷載。 如果還是采用這種只有平面內應力的板單元,則應變的線性部分將不反映平面外z方向位移的影響,這導致單元不包含z方向節點反力,就每個單元來說靜力是不平衡的。所幸的是應變的非線性部分考慮了z向位移的影響,使得各單元合并起來的總的平衡方程通過不斷迭代能近似達到平衡,缺點是需要過多的平面內位移來滿足平衡的要求,而實際情況是只需要一定的平面外和平面內的位移及曲率變化就可以了。
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膜結構是一種建筑與結構結合的結構體系,是采用高強度柔性薄膜材料與輔助結構通過一定方式使其內部產生一定的預張應力,并形成應力控制下的某種空間形狀,作為覆蓋結構或建筑物主體,并具有足夠剛度以抵抗外部荷載作用的一種窄間結構類型。 膜結構是20世紀中期發展起來的一種新型建筑結構類型,它打破了純直線建筑風格的模式,以其的優美曲面造型,簡潔、明快、剛與柔、力與美的組合,給人耳目一新的感覺,同時給建筑設計師提供了更大的想象和創造空間。 膜結構具有強烈的時代感和代表性,是集建筑學、結構力學、精細化工、材料科學、計算機技術等為一體的多學科交叉應用工程,具有很高的技術含量和藝術感染力,其曲面可以隨建筑師的設計需要任意變化。