膜結構是膜結構中更常見的一種形式,即通過對膜材內(nèi)部施加一定的預張力,使其具備了抵抗外荷載能力,從而充當結構材料的一種結構體系。膜結構是通過給膜材及加勁索施加預張力使之具有剛度并承擔外荷載的結構，又稱之為索－膜結構。這種形式能夠充分利用膜材的受力性能,形成輕巧、美觀、具有現(xiàn)代感的空間大跨曲面結構,并且施工簡單、快捷,成本低,在國外已經(jīng)被廣泛應用于商業(yè)建筑、體育建筑、工業(yè)建筑、戶外設施、文化娛樂建筑等各種領域,目前在我國,相應的應用開發(fā)工作也已逐漸展開,并且無疑存在著巨大的發(fā)展前景。
　　
　　1．索膜結構的設計過程
　　
　　張力結構屬于柔性結構，因此其設計過程不同于一般傳統(tǒng)的剛性結構。其設計一般可以分為3個階段：形態(tài)分析，荷載分析和裁剪分析。
　　
　　（1）形態(tài)分析
　　
　　形態(tài)分析包括結構初始試形狀的確定和結構初始幾何態(tài)的分析，即找形分析的過程。其目的是確定滿足控制點邊界條件和初始預應力荷載平衡條件的膜結構形狀，以及與之相關的初始預應力分布。結構在外部荷載作用下從初始狀態(tài)變形至工作狀態(tài)的問題是彈性和彈塑性變形問題，可以采用非線性有限元予以求解。 　　（2）荷載分析
　　
　　荷載分析是檢驗結構能否在實際環(huán)境中風、雨或雪等荷載作用下正常工作，不發(fā)生過大的變形和不出現(xiàn)褶皺和松弛。在進行荷載分析時，應對計算的各個單元中的更大應力和更小應力進行判斷。若在迭代過程中出現(xiàn)膜的褶皺或松弛，應相應修改其單元本構矩陣后再進行下一步的迭代。
　　
　?。?）裁剪分析
　　
　　膜結構的裁剪分析是膜結構設計中的一個關鍵技術?，F(xiàn)有研究裁剪的工作是在基于形狀判定和荷載分析之后的特定幾何外形上進行的。裁剪分析中更棘手的問題是考慮初始預應力造成的膜材經(jīng)、緯方向的伸長對裁剪下料的影響。膜結構是張力結構的一種，其整體剛度主要由初始預應力提供，單片膜材的裁剪和拼接是在無應力狀態(tài)下進行的，而結構張成后膜材必須處于全張力狀態(tài)。裁剪分析過程中，必須選定合適的裁剪式樣并精確確定連接坐標，把膜材由空間的預應力狀態(tài)還原為平面的無應力狀態(tài)。而一般情況下這時所對應的結構的整體剛度趨于零。據(jù)此建立的非線性方程組將變?yōu)槠娈惙匠探M，這樣得到的解可能是病態(tài)的。所以如何把膜材由預應力狀態(tài)還原為無應力狀態(tài)是進行膜結構裁剪分析中的關鍵技術，但這個問題至今還未得到很好的解決。 　　由于裁剪分析與膜結構的形狀、大小、曲率、材性等許多因素有關，使得目前各種裁剪方法得應用均受到一定程度得限制。裁剪分析方法總得來說分為3大類：物理模型方法，幾何模型方法，平衡模型方法。平衡模型方法以其靈活，迅速、準確的特點已占據(jù)了膜結構裁剪分析發(fā)展和應用的主要領域。目前比較成熟的平衡模型方法主要有：力密度法，動力松弛法，離散超限變換投影法。
　　
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