膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可分為三個(gè)步驟：

(1)找出一個(gè)初始均衡外形；

(2)各種荷載組合下的力學(xué)剖析以保證平安；

(3)裁剪制造。興旺國(guó)度從六十年代起開端提出多種計(jì)算辦法，

?? 到目前為止以有限元法為、普遍被采用的辦法。而單元類型皆為三角形平面常應(yīng)變單元，該辦法是從剛性板殼大變形理論移植過來的。

?? 從以下剖析能夠看到，膜結(jié)構(gòu)車棚作為只能抗拉的軟殼體是不適合采用這種平面單元的，由于關(guān)于剛性殼體來說，這種平板單元能夠看成平面應(yīng)力單元戰(zhàn)爭(zhēng)板彎曲單元的組合，其單元?jiǎng)傟嚹軌蛴蛇@兩種單元?jiǎng)傟嚰娌⒍伞６そY(jié)構(gòu)作為軟殼體是不能抗彎的，只能靠薄膜曲面的曲率變化，從而惹起膜外表中內(nèi)力重散布來抵御垂直于曲面的外荷載。假如還是采用這種只要平面內(nèi)應(yīng)力的板單元，則應(yīng)變的線性局部將不反映平面外z方向位移的影響，這招致單元不包含z方向節(jié)點(diǎn)反力，就每個(gè)單元來說靜力是不均衡的。所幸的是應(yīng)變的非線性局部思索了z向位移的影響，使得各單元兼并起來的總的均衡方程經(jīng)過不時(shí)迭代能近似到達(dá)均衡，缺陷是需求過多的平面內(nèi)位移來滿足均衡的請(qǐng)求，而實(shí)踐狀況是只需求一定的平面外戰(zhàn)爭(zhēng)面內(nèi)的位移及曲率變化就能夠了。

?? 思索到這些，我國(guó)膜結(jié)構(gòu)技術(shù)人員在國(guó)際上初次采用曲面膜單元，應(yīng)變的線性局部引入了z向位移及單元的曲率和扭率，非線性局部依然保存z向位移的影響項(xiàng)。這樣無論是每個(gè)單元還是各單元兼并后的均衡方程都能很容易滿足，迭代次數(shù)大為減少，而變形結(jié)果也更契合真實(shí)狀況。而且由于單元內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力都不相同，據(jù)此判別皺折能否呈現(xiàn)會(huì)更為準(zhǔn)確。后求出的每個(gè)單元的曲率和扭率關(guān)于判別初始找形的正誤和優(yōu)劣以及裁剪下料都能提供很多十分有用的信息。

?? 用曲面有限單元樹立的膜結(jié)構(gòu)找形及內(nèi)力計(jì)算辦法極小曲面具有十分圓滿的外表外形和應(yīng)力狀態(tài)，是膜結(jié)構(gòu)合理的理想初始狀態(tài)。所謂極小曲面是指在給定邊境條件下面積小的曲面。在這個(gè)曲面上恣意一點(diǎn)的應(yīng)力都相等。興旺國(guó)度從六十年代起開端對(duì)膜結(jié)構(gòu)找形提出多種計(jì)算辦法，如物理模型法,力密度法,動(dòng)力松馳法等，到目前為止以有限元法為、普遍采用的辦法。不只國(guó)內(nèi)，迄今國(guó)外的計(jì)算理論也都是以平面膜單元作為膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型。該辦法是從剛性板殼大變形理論移植過來的。膜結(jié)構(gòu)作為只能抗拉的軟殼體是不適合采用這種平面單元的，其缺陷是需求過多的平面內(nèi)位移來滿足均衡的請(qǐng)求，而實(shí)踐狀況是只需求一定的平面外戰(zhàn)爭(zhēng)面內(nèi)的位移及曲率變化就能夠了。其結(jié)果就是在后面要停止的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，代入真實(shí)資料常數(shù)后，由于前面找形得到的極小曲面與實(shí)踐可能存在的膜結(jié)構(gòu)外形的差距在視覺上可能不大，但對(duì)計(jì)算來說卻是不能無視的，因而計(jì)算很容易發(fā)散或呈現(xiàn)皺折。這也是前面其他辦法的共同缺陷，他們常常把這一連接的過程辨別成理想化的找形和實(shí)踐驗(yàn)算兩個(gè)階段，也就不能保證找出的外形都能用真實(shí)的膜材建成等應(yīng)力極小曲面。