陕西学校PTFE膜结构计算

　　张拉膜结构是通过拉力控制系统向建筑膜结构，便室内外保持一定的拉力差，膜体受到力，并产生一定的预张拉力，以保证体系的刚度。自动调节系统，来不断地调整拉力，以适应外部荷载的变化。

　　膜结构是向单个膜构建，使其保持足够的拉力，多个膜构件进行组合形成一定形状的一个整体受力体系，这种结构对膜材自身的拉力性要求很高，或需不断地向膜结构构件。

　　张拉式膜结构是现代膜结构建筑的重要组成部分，膜面一般为负高斯曲面，因此，安体形丰富、自然流畅、曲面柔美，倍受建筑师们的青睐。但这种结构体系受力分析复杂，对施工精度要求高，因此，其设计计算、加工制作工艺难度都较大。

　　骨架式膜结构是自身封闭的、稳定的骨架体系（一般是钢桁架体系、网架结构、索网结构或张拉整体体系）与膜材料共同组成一个结构受力体系。应该体系施工与常规结构相似（除索网或张拉整体体系等的自身施工外），较易被工程界理解和接受，但为了让膜具有一定的刚度，骨架体系提供给膜的支撑系统一般要有一定的曲度，并应设置向膜中施加预应力的机构。

　　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。

　　有限元迭代过程中，单元的应力将发生改变。求得的形状除了要满足平衡外，还希望应力分布均匀，大小合适，以结构具有的刚度。因此，找形过程中还有个曲面病态判别和修改的问题，或者叫形态优化(包括几何形态优化、应力形态优化和刚度形态优化等)。用有限元法找形的软件有澳大利亚FABDES等。经过找形确定的结构初始形状满足了初应力平衡条件并达到预想的形状，但其是否满足使用的要求，还进行荷载效应分析。

　　膜结构是一种建筑与结构结合的结构体系。它是用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、、易于使用、等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。膜结构建筑形式的分类:从结构方式上大致可分为骨架式、张拉式、充气式膜结构3种形式骨架式膜结构（Frame Supported Structure）以钢构或是集成材构成的屋顶骨架后，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于大小规模的空间。