張拉膜結(jié)構(gòu)是指通過拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的,張拉膜結(jié)構(gòu)也可稱為張拉式索膜結(jié)構(gòu),是由穩(wěn)定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)由于具有形象的可塑性和結(jié)構(gòu)方式的高度靈活性、適應(yīng)性,所以此種方式的應(yīng)用極其廣泛。張拉膜結(jié)構(gòu)又可分為索網(wǎng)式、脊索式等。張拉膜結(jié)構(gòu)體系富于表現(xiàn)力、結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),但造價(jià)稍高,施工要求也高。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力;而膜結(jié)構(gòu)是通過改變形狀來分散荷載,從而獲得小內(nèi)力增長的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時,可產(chǎn)生兩種回復(fù)力:一個是由幾何變形引起的;另一個是由材料應(yīng)變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個膜片具有良好的剛度,就應(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面,即沿對角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”?!案唿c(diǎn)”通常是由桅桿來提供的,也許是由于這個原因,有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)(suspension membrane)。
在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段所要考慮的要點(diǎn)有:
1,保證膜面有足夠的曲率,以獲得較大的剛度和美學(xué)效果;
2,細(xì)化支承結(jié)構(gòu),以充分表達(dá)透明的空間和輕巧的形狀;
3,簡化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn),降低現(xiàn)場施工量。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的先建筑、后結(jié)構(gòu)做法,要求建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。在設(shè)計(jì)過程中,建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀,并進(jìn)行必要的計(jì)算分析。這時,所設(shè)計(jì)建筑物的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素,一個完美的設(shè)計(jì)也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。