一) 支承结构体系自身的稳定性
   在膜结构设计中,膜是主要受力构件之一。尽管如此,膜结构的支承体系仍应满足其自身稳定性的要求。以底部为铰接桅杆、顶部设拉索的膜结构为例,为适应风载作用下的大变形,中间的桅杆底部做成铰接;虽然在张拉完成后,膜面及其边索与桅杆可组成结构体系,在桅杆顶部还是设置适当的拉索以保证支承体系自身的稳定性。膜结构公司在设计时,主要有两方面的考虑:

一是为了在为膜结构张拉膜面时,支承体系已经成型,以便把握各控制点的空间位置及对膜面实施张拉;

二是为了防止万一发生膜结构膜材撕裂,不致于引起结构整体倒塌的严重事故,更换膜面时施工也比较方便。如受条件所限不设稳定索时,宜将中柱设计成底部刚接的格构柱,确保中柱的稳定性。

二) 水平力的传递
   在柔性边界的膜结构中,作用于膜面的荷载会以膜面张力的形式呈现,并主要通过边界索经膜角节点板传递到支承结构或基础,节点处的水平力往往很大。设计中应采用合适的构造措施以确保水平力的可靠传递。虽然膜结构膜可以直接拉到地面,但基于使用功能及安全方面的考虑,一般膜的边角不宜太低,因而常需在四周设立柱子作为支承点。为避免柱顶水平力在柱脚产生过大的弯矩,可将边柱的柱脚铰接,也就是将其做成撑杆,并设置拉地锚索以传递膜角节点板传来的作用力。此时,撑杆、锚索的倾角应合理设计,以保证传力最有效并保证在各种荷载组合下的稳定。如因场地所限不能设置锚索时,可采用组合式边柱。


三) 体系内力的自平衡
   膜结构是一种张力结构,所有作用于膜面的外部作用都会以膜面张力的增减来体现。在布置膜结构的支承结构体系时,应尽可能将其设计成自平衡体系,以减少膜面张 力对下部结构或地基的影响。一个膜结构顶盖例子,其膜结构覆盖部分长72m。膜面形状在两端头为拱支承,中间为马鞍形与伞形组合。膜结构公司在设计时利用设置在桥两侧的斜杆和水平撑杆,加上两侧及桥底的不锈钢拉杆,连同上部的膜面组成一个整体系统,以平衡体系内的张力,从而将新建膜结构对原有桥梁的影响减到了最小。
四) 结构单元的重复与组合
   利用某种基本外形的结构单元加以组合,是形成大面积覆盖空间的行之有效的方法。如覆盖面积达40万m^2 以上的沙特阿拉伯哈吉机场膜结构候机大厅就是由210个悬挂伞形膜结构单元组合而成;许多体育场的看台膜结构也是由多个同一结构单元组合而成,如上海 8 万人体育场、威海体育场、郑州航海体育场等。设计时需注意膜面的热合线在连接处要对齐,以形成连续、流畅的视觉效果。

深圳市金鑫空间膜结构建筑设计院是国内专业的膜结构建筑设计单位,是一家专注于膜结构建筑设计与研究的设计院。业务涉及张拉膜结构、骨架式膜结构、充气膜结构、钢结构;对PVC、PTFE、ETFE膜材有着丰富的设计经验。我们尤其擅长大跨度结构、异型空间结构、索结构、封闭式建筑以及开启结构的设计与研究,涉及的领域有景观膜结构、停车棚膜结构、体育设施膜结构、污水加盖池膜结构等。