索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出,膜材的自由支承長度不宜超過15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐,從而保證不會因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
對膜結構的形狀設計、荷載分析、裁剪設計,應在考慮施工過程的基礎上進行一體化的設計。
膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。
膜面的主應力應小于膜材的強度設計值,在荷載長期作用下,小主應力應大于等于維持其初始平衡形狀的應力值。
膜結構一體化設計時,應考慮膜材的松弛、徐變、老化。
膜結構設計時,應考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響。
膜結構設計應考慮膜材破壞時,支承結構仍應保持自身的強度、剛度及穩(wěn)定性。
膜結構在方案階段需要考慮的問題有:
1,預張力的大小及張拉方式;
2,根據(jù)控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式;
3,考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪);
4,關鍵節(jié)點的設計,以避免應力集中;
5,考慮膜材的運輸和吊裝;
6,耐久性與防火考慮。
膜結構研究的主要問題有:
1,找形(Form-finding)或更進一步叫“形態(tài)理論”;
2,考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
3,結構在風荷載作用下的動力穩(wěn)定性;
4,裁剪優(yōu)化;
5,膜與索及支承結構間的相互作用。