索膜結構的構成及膜面的形狀
摘要：膜結構的設計核心在于控制結構的邊界條件以及支承結構的幾何形狀，從而找到滿足設 計要求的最佳膜面形態(tài)。因此，膜結構的選型主要包括膜面形狀的確定和膜結構支承體系的選擇。
1 膜結構的構成
膜結構體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結構、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點等組成．
膜結構的所有構件都是完全可見的。它是一種獨特的結構，在設計時要仔細權衡，任何構件的設計都不能隨意修改，因為修改任何一件都將影響整個結構的幾何形狀以及預應力的平衡。膜圖3-1 膜結構體系示意系統(tǒng)結構建筑的性能使其不能隱藏 任何設計缺陷，張力的松弛或是不連續(xù)都會被充分暴露出來，而且會導致膜面褶皺及變形， 降低結構的使用壽命。
膜結構的設計核心在于控制結構的邊界條件以及支承結構的幾何形狀，從而找到滿足設 計要求的最佳膜面形態(tài)。因此，膜結構的選型主要包括膜面形狀的確定和膜結構支承體系的選擇。
2 膜面的形狀
膜面是指經(jīng)張拉并安裝就位于支承結構上的膜材。由于膜材本身沒有剛度，必須通過施加預應力保證剛度，依靠膜材的形狀改變來抵抗外荷載。如果大面積的膜面是平坦曲面，對風致“顫振”比較敏感，在風荷載、雪荷載作用下曲面變形較大，積雪、積水均會對膜面造成損壞，甚至能引起結構的坍塌。因此，膜面必須是具有一定曲率的雙曲面。膜面曲率半徑越大，膜面內力也越大，荷載引起的膜面應力增加越小，膜面應力越小導致結構自重越小，閑此膜面的曲率保證了膜結構的穩(wěn)定性和剛度。
膜面的雙曲面可以是負高斯曲率的，如預應力張拉膜結構；也可以是正高斯曲率的，如充氣式結構。
負高斯曲面：通過機械方式在膜面內沿著其邊界施加預應力而得到的張力平衡且穩(wěn)定的形態(tài)；正高斯曲面或雙曲球形面：通過在膜面法向上作用氣壓力而得到的平衡且穩(wěn)定的形態(tài)，這類結構又可分成氣承式和氣枕式兩類
