膜結構公司的設計內容

膜結構公司的設計內容

膜結構建筑設計與一般結構物設計不同之處在于：一是它的變形要比一般結構形式大；二是它的形狀是施工過程中逐步形成的。膜結構公司從初步設計階段開始，結構工程師就要和建筑工程師一起確定建筑物的形狀并不斷進行計算，設計對象的平面、立面、材料類型、結構支撐以及預張力的大小都成為互相制約的因素。同時，一個完美的設計也就是上述矛盾統一的結果。膜結構公司的設計內容主要包括初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等。

一、初始平衡形狀分析

初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。膜結構公司一般通過找形分析確定膜結構建筑的尺寸、造型、空間體量等，然后確定各控制點的坐標、結構形式，從而選用合適的膜材和施工方案。但因為膜材料本身的抗壓、抗彎剛度和抗剪強度非常差，因此其剛度和穩定性一般都是依靠膜材表面的曲率變化和預張應力來實現的。膜結構公司在確定初始荷載下結構的初始形狀時，可先按照膜結構建筑的要求設計出大致的幾何外形，然后對膜面施加預應力使之承受張力，其形狀也會發生相應改變，經過不斷地調整預應力，就可得到理想的幾何外形和應力分布狀態。早期的膜結構公司在設計確定建筑的形狀時，往往借助于縮尺模型來進行，采用的材料有肥皂膜,織物或鋼絲等。但由于小比例模型上測量有誤差，不能保證曲面幾何形的正確性，僅對建筑外形起著參考作用，為設計者提供一個直觀的形象。隨著計算機技術的不斷進步，膜結構的形狀更多地依靠計算機來確定。目前在膜結構公司中膜結構建筑設計找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法以及有限單元法等。

二、荷載分析

膜結構公司在設計時考慮的荷載主要是風荷載和雪荷載。由于膜材料重量比較輕，比較柔軟，再加上自振頻率又非常低，因此其在風荷載的影響下，十分容易產生風振，從而導致膜材被破壞，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，材料的變形較大，因此膜結構公司需要通過幾何非線性的方法來準確計算出結構的變形和應力。

三、裁剪分析

由于經過找形分析而形成的膜結構建筑一般為三維不可展開的空間曲面，那么膜結構公司如何通過對二維的膜材料進行裁剪、張拉，讓其可以成為建筑所需要的三維空間曲面，是整個設計過程中需要解決的關鍵環節。通常來說，膜結構公司在進行裁剪時需要考慮表面曲率、膜材的幅寬、邊界的走向及美觀等幾個主要因素，盡量減少誤差。