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膜結構的基本設計理論
由于索、膜等主要受力構件均為柔性材料，必須施加預應力，才能決定索膜結構不同的形狀。因此，索膜建筑的設計 ，就是要把建筑功能、內外環境的協調 、找形和結構傳力體系分析 、材料的選擇與剪裁等集為一體 ，并借助于計算機的圖形和多媒體技術進行統籌規劃與方案設計 ，再用結構找形、體系內力分析與剪裁的軟件 ，完成索與膜 的下料與零件的加工圖紙。設計一般分為三個步驟 ：找出一個初始平衡形狀 (form —f inding 即找形)；各種荷載組合下 的力學分析以保證安全 (analysis)；裁剪制作(pat—terning)。需要解決的主要問題有：保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果 ；細化支承結構 ，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；簡化膜與支承結構間的連接節點，降低現場施工量 。
1．找形設計 是索膜結構設計的重點和難點。所謂找形，就是根據膜材 的特點和建筑師的要求，找出最合理的空間形體。目前比較流行的找形方法有，力密度法、動力松弛法和非線性有限元法。
2．受力分析 膜結構工程設計時薄膜結構的受力分析一般是應用有限單元法計算結構在雪荷載、自重等外部荷載的作用下的反應。計算時要考慮幾何非線性 ，可以忽略材料的物理非線性 ，用 Newton—K aphson 法來求解。在靜力分析過程中，如果單元出現壓應力，解決的辦法一般是忽略該單元在結構分析中的作用，但是必須保證剛度短陣不奇異，以便求解的順利進行。與傳統結構相比，薄膜結構的 自重較小，柔度很大，自振頻率很低，因此其靜力和地震作用不起主導作用。而在風荷載的作用下結構極易產生風振現象，使膜材撕裂破壞。因此，薄膜結構在風載下的動力特性是 目前理論和試驗研究中的難點和熱點之
一。
3.剪裁分析 經過找形分析得到的膜結構幾何 外形通常為三維的不可展曲面，剪裁分析的結果要求 ：平面膜材拼接為曲面時，浪費的膜材料最少；拼接后形成的曲面同找形分析得到的初始曲面相吻合 ，而且頂應力的偏差要小。這是薄膜切割加工時必須解決的問題。
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