湖北景观PTFE膜结构教程

　　空间结构建筑的美感往往令人震撼，而这种震撼源于合理的结构设计! 直线是美的，因为它有力度感，曲线也是美的，因为它有张力感；蜂巢是美的，蜘蛛网也是美的，它们的共同点是因为有着合理而简约的结构，而又具备各自非常实用的功能。建筑的美，无非在于造型、色彩、装饰、人文、理念等几个方面，张拉膜结构作为一种轻型结构建筑形式，不仅完美的诠释了这几个方面，也做到了与建筑的和谐统一，建筑即结构，结构即功能，建筑结构功能三位一体，才能呈现出建筑作品的极致美感。

　　张拉膜结构建筑的设计核心在于控制结构的边界条件以及支承结构的几何形状，从而找到满足设计要求的最佳膜面形态。与传统建筑设计相比，张拉膜结构建筑设计是一个多专业间的相互协调过程。为了得到满足功能要求的最简约设计，结构建筑师必须要与其他工程师紧密合作。

　　由于结构性能的高效性，膜结构可以通过膜面形状的大变形来重新分布局部集中荷载，而不会使该区域的膜面应力显著增加。这些特性使膜结构成为轻型结构，即它在具有多变造型的同时，既能够有效地承载又可保持外观简洁，这也是张拉膜结构建筑常常被认为具有震撼力美感的原因。

　　PVC涂层涤纶织物这是一种具有10至20年寿命的具有成本效益的织物。它已在多种应用中使用了40多年，并且易于移动用于临时建筑应用。PTFE涂层玻璃织物这有30年的寿命，是惰性的。它不会在紫外线下降解，并且被大多数建筑规范认为是不可燃的。这用于充气枕垫结构，其中热性能很重要。张拉膜结构膜材可以是透明的或多孔的，就像夹层玻璃产品一样，以允许水平的半透明度。PVC玻璃纤维织物

　　动力松弛法大特点是迭代过程中不需要形成刚度矩阵，节约了刚度矩阵的形成和分解时间，并可在计算过程中修改结构的拓扑和边界条件，该方法用于求解给定边界条件下的平衡曲面。其缺点是迭代步骤往往很多。用动力松弛法找形的软件有英国InTENS、新加坡WinFabric、英国Suface等。有限单元法（Finite Element Method）初是用来计算索网结构的非线性迭代方法，但现在已成为较普遍的索膜结构找形方法。其基本算法有两种，即从初始几何开始迭代和从平面状态开始迭代。显然，从初始几何开始迭代找形要比从平面状态开始来得有效，且所选用的初始几何越是接近平衡状态，计算收敛越快，但初始几何的选择并非容易之事。两种算法中均需要给定初始预应力的分布及数值。在用有限元法找形时，通常采用小杨氏模量或者干脆略去刚度矩阵中的线性部分，外荷载在此阶段也忽略。

　　具表现力的建筑形态:具有特定功能的建筑都可通过立意得以表达，张拉膜结构的外形体现了建筑自身的自然美感。张拉膜结构的基本组成单元通常有:膜材、索与支承结构（桅杆、拱或其他刚性构件）。膜材一种新兴的建筑材料，已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的“第六种建筑材料”。膜材本身不能受压也不能抗弯，所以要使膜结构正常工作就引入适当的预张力。此外，要膜结构正常工作的另一个重要条件就是要形成互反曲面。传统结构为了减小结构的变形就增加结构的抗力；而膜结构是通过改变形状来分散荷载，从而获得小内力增长的。当膜结构在平衡位置附近出现变形时，可产生两种回复力:一个是由几何变形引起的；另一个是由材料应变引起的。通常几何刚度要比弹性刚度大得多，所以要使每一个膜片具有良好的刚度，就应尽量形成负高斯曲面，即沿对角方向分别形成“高点”和“低点”。“高点”通常是由桅杆来提供的，也许是由于这个原因，有些文献上也把张拉膜结构叫做悬挂膜结构。