張拉膜結構概述

張拉膜結構概述

張拉膜結構整體是通過桅桿等支撐構件提供吊點，并在周邊設置錨固點，然后進行預拉形成穩定體系，它是索膜建筑的代表，也是被應用更多的一種結構形式，具有高度的形狀可塑性和結構柔韌性。

在張拉膜結構中，薄膜做為主體受力構件，通過施加預拉力使膜材具有一定的剛度以承受荷載。膜結構懸掛于桅桿或剛性支架(如格構拱等)等支承結構下部，其曲面一般多為簡單的鞍形曲面或傘形曲面。由于膜材不能承受過大的預應力，因此張拉膜結構形式多用于中小跨度結構中；如果用于大型建筑，需通過多個相同或各種不同的單元體進行組合以構成整體結構，例如山東威海體育館的挑篷膜結構就是由多個單傘結構組成。 

張拉膜結構按其表面形狀可分為：錐形(傘形)，馬鞍形，拱支承形，脊谷式。大部分張拉膜都是以馬鞍形為基礎的。型形狀受力明確：向下的雪荷由“承重紗線”所承擔；風載作用下的吸力由“穩定紗線”承受。膜面的幾何形狀不是以數學為基礎所定義的表面，而是需要在一預定的邊界支承系統中通過其內部預應力平衡所確定。其物理特征與皂膜相似：在邊界系統中，皂膜的幾何形狀僅能在皂膜分子之間存在張拉平衡的情況下形成。因此，設計者在設計膜結構的形狀時，應包含選擇一套邊界條件，因為邊界條件影響了所有連接膜和給膜提供支承的單元的部署，例如：脊索和谷索、柱子、拱和梁等等。

因為張拉膜結構的膜面一般為負高斯曲面，所以它體形豐富、自然流暢、曲面柔美，倍受建筑師們的青睞。但這種結構體系受力分析復雜，對施工精度要求高，因此，其設計計算、加工制作及施工工藝難度都較大。