学文网摘要：膜结构是高强质轻的薄膜材料与先进的结构计算方法完美结合的产物。它由50年代产生经过50多年发展到今天，其形式也由充气到张拉向索穹顶及张拉整体体系发展。
. 前言：由于使用功能的需要,大跨度结构越来越被建筑和结构工程师所注重。当跨度增大到一定时就必须用空间结构进行分析。从国内外的工程实践来看,大跨度结构多数采用各种形式的空间结构体系。
关键词：膜结构；大跨度结构；充气膜结构；张拉式膜结构；
Abstract: the membrane structure is the high strength of materials and advanced light thin film of the structure calculation method of perfect combination of product. It consists of 50 s produce after 50 years development today, its form by air of tension to also to cable domes of tension and the whole system development.
. Preface: due to the needs of the use function, big span structure more and more be construction and structure engineers attention. When span increases to certain when he must use space structure analysis. From the engineering practice at home and abroad, big span structure with various kinds of forms of most space structure system.
Keywords: membrane structure; Big span structure; Inflatable membrane structure; Tension Suspension Structure;
中***分类号：O611.2文献标识码：A 文章编号：
1、膜结构的发展
膜结构是一种古老的结构形式。经过近年来的发展，已成为一种能够代表当今建筑技术和材料学发展水平的新型结构体系。早在远古时代，人们利用兽皮等制造的帐篷便是最原始的膜结构。进入二十世纪以来，人们利用类似的原理，制造了飞艇、雷达天线罩等，使膜结构首先在其他一些领域中得到了应用，同时作为临时性建筑，如野营帐篷、马戏团大棚、临时性仓库等。膜结构也曾被采用。但是膜结构作为一种真正的现代功能结构，当推1970年在日本大阪万国博览会中所建造的一些空气膜结构，它标志着膜结构时代的开始，从此在世界范围内开展了对膜结构的开发、研究和应用。七十年代初，以美国杜邦、康宁公司为主的几家公司和设计单位联合开发研制了以玻璃纤维织物为基材的新型膜材，是膜结构从最初的临时性建筑开始迈向永久性建筑的行列。
2、膜结构的特点
膜结构是一种预应力空间整体结构，将结构与建筑维合部分结合为一体，最大限度地发挥了膜材料的承载能力。膜结构本身的受弯刚度的稳定曲面，这使得膜结构造型活泼优美，富有时代气息；自重轻，适合大跨度建筑，可充分利用自然光，减少能源消耗，造价相对低廉，施工速度快，结构抗震性能好，适用范围广。
2、1轻质：张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。
2、2透光性：透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑。
2.、3柔性：张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生永久性变形。膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韧性极佳，不会因折叠而产生脆裂或是破损，这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。
2、4雕塑感：张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负高斯膜面高低起伏具有的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间。无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。
张拉膜结构可使建筑师设计出各种张力自平衡、复杂且生动的空间形式。在一天内随着光线的变化，雕塑般的膜结构通过光与影而呈现出不同的形态。日出和日落时，低入射角度的光线将突现屋顶的曲率和浮雕效果，太阳位于远地点时，膜结构的流线型边界在地面上投入弯弯曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，经过设计的人工灯光也可使膜结构成为光的雕塑。
2.、5安全性：按照现有的各国规范和指南设计的的轻型张拉膜结构具有足够的安全性。轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳定性。 由于轻型结构自重较轻，即使发生意外坍塌，其危险性也较传统建筑结构小。膜结构发生撕裂时，若结构布置能保证桅杆、梁等刚性支承构件不发生坍塌，其危险性会更小。膜结构的柔性使其在任一荷载作用下均以最有利的形态承载。当然，结构的布置和形状要根据荷载情况来进行设计和调整。设计要确何膜面与其辅助结构协调工作，以避免力在膜面或辅助结构上集中而达结构破坏的临界值。
3、膜结构的类型
3、1充气式膜结构向由膜结构构成的室内充入空气，使室内的空气压力始终大于室外的空气压力，使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力构造。
随着化学工业的发展，近年来已经开始用充气式膜结构来构成建筑物的屋盖或外墙，多作为临时性工程或大跨度建筑之用。充气结构使用材料简单。一般用尼龙薄膜、人造纤维或金属薄片等，表面常涂有各种涂料，这种结构可以达到很大的跨度，安装、充气、拆卸、搬运较方便。
充气结构最先由英国建筑师兰卡斯特（F.W.lancaster)试制，当时主要是使用充气构件作为结构的承重构件。后来又有利用室内与室外的气压差把整座建筑的外壳利用气压支撑起来的气承建筑。1946年在美国最先用作雷达站，可算是第一个气承式建筑，此后气承式结构便逐渐用于体育馆、展览馆、工厂或***事设施等。
3、2张拉式膜结构 张拉是膜结构是通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的结构形式。膜材完全靠外部施加的预应力保持其形状，膜表面通过自身曲率变化达到内外力平衡。具有高度的形体可塑性和灵活性，是索膜结构建筑的代表和精华。近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求]高，结构性能强，且具丰 富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。
转载请注明出处学文网 » 膜结构在大跨度结构中的应用