膜结构设计的基本原则和张拉膜结构裁剪分析

膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料及加强构件通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。以下小编为大家概述膜结构设计的基本原则：

1、膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。

2、膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。

3、膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。

4、对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计，应在考虑施工过程的基础上进行一体化的设计。

5、膜面的最大主应力应小于膜材的强度设计值，在荷载长期作用下，最小主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。

6、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。

7、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。

8、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。

张拉膜结构的分析包括三大方面内容，膜结构的形状确定、膜面的荷载分析和膜材的裁剪分析。裁剪分析是将由找形得到并经荷载分析复核的空间曲面，转换成无应力的平面下料图，裁剪分析包含三个步骤：

1、空间膜面剖分成空间膜条

张拉膜结构是通过结构来表现造型，空间膜面在剖分成膜条时，要充分考虑膜条的边线即热合缝对美观的影响，同时膜材是正交异性材料，为使其受力性能最佳，应保证织物的经、纬方向不曲面上的主应力方向尽可能一致，此外，用料最省、缝线最短。

2、空间膜条展开成平面膜片

空间膜条展开成平面膜片，即将膜条的三维数据转化成相应的二维数据，采用几何方法，简单可行。但如果膜条本身是个丌可展曲面，就得将膜条再剖分成多个单元，采用适弼的方法将其展开。此展开过程是近似的，为保证相邻单元拼接协调，展开时要使得单元边长的变化为极小。

3、应力状态转化到无应力状态

从应力状态到无应力状态的转化，即释放预应力、迚行应变补偿。张拉膜结构是在预应力状态下工作的，而平面膜材的下料是在无应力状态下迚行的，为确定膜材的下料，需对膜片释放预应力，并迚行应变补偿。这里的补偿实际上是缩减，在此基础上加上热合缝的宽度。

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