膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式.膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类.充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜～30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度.张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活.

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膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成.基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差，但价格便宜，容易加工制作，色彩丰富，抗折叠性能好。为改善其性能，可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层，提高其抗老化和自洁能力，其寿命可达到15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好，但它价格较贵，不易折叠，对裁剪制作精度要求较高，寿命一般在30年以上，适用于永久建筑。

膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量，确定各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度，抗剪强主芤很差，因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高，对膜结构而言，任何时候不存在无应力状态，因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡，并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。目前膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法以及有限单元法等。膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大，且随着形状的改变，荷载分布也在改变，因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是一确定索、膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少，这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不致减少到零，即不出现皱褶。因为膜材料比较轻柔，自振频率很低，在风荷载作用下极易产生风振，导致膜材料破坏，如果初始预应力施加过高，膜材涂变加大，易老化且强度储备少，对受力构件强度要求也高，增加施工安装难度。因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的摸结构通常为三维不可展空间曲面，如何通过二维材料的裁剪，张拉形成所需要的三维空间曲面，是整个膜结构工程中最关键的一个问题，这正是裁剪分析的主要内容。

膜结构体系由膜面、边索和脊索、谷索、支承结构、锚固系统，以及各部分之间的连接节点等组成，

膜结构按支承条件分类为：柔性支承结构体系、刚性支承结构体系、混合支承结构体系

膜结构按结构可分为：骨格式膜结构、张拉式膜结构、充气式膜结构。详细见下

膜结构建筑形式的分类：

　　从结构上分可分为：骨架式膜结构，张拉式膜结构，充气式膜结构3种形式

1.骨架式膜结构（Frame Supported Structure）

　　以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，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，广泛适用于任何大,小规模的空间。

2.张拉式膜结构（Tension Suspension Structure）

　　以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意，创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式.近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求]高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。

3.充气式膜结构（Pneumatic Structure）

充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材,无需任何梁,柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

　　现今，城市中已越来越多地可以见到膜结构的身影。膜结构已经被应用到各类建筑结构中，在我们的城市中充当着不可或缺的角色：

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一：经济性-

      由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，能很好地节约能源。同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。膜建筑屋面重量仅为常规钢屋面的1/30，这就降低了墙体和基础的造价。同时膜建筑奇特的造型和夜景效果有明显的“建筑可识性”和商业效应，其价格效益比更高。

二：工期短-

    膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，可减少现场施工时间，避免出现施工交叉，相对传统建筑工程工期较短。

三：自洁性-自始至终保持洁白美丽
膜材料具有极高的非粘着性，在我们日常使用不沾锅时就可以体会到这一特性。膜材料的表面不仅不易附着脏物及灰尘，而且其表面的灰尘会被雨水自然地冲洗干净，所以经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。

四：透光性-充满自然光的明快空间
　　白天，阳光透过膜面使建筑物内充满夜自然漫射光。夜晚，室内灯光透过膜面给空增添了梦幻般的夜景。当膜结构用于体育馆、娱乐设施时，可以实现全天内的舒适相结合的理想的商业空间。

五：大跨度-无柱大空间
膜结构建筑中所使用的膜材料很轻，每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜结构可以从根本上克服传统结构在无柱大跨度建筑上所遇到的困难，可以创造出巨大的无柱大空间。

六：轻量结构-抗灾、救灾威力大
膜材料与其他建筑材料相比要轻的多，屋顶采用了膜材料的建筑物，具有极强的抗震性及良好的安全性。而且，在发生灾害时，采用了膜结构的多功能设施及体育馆，其无柱而明亮的大空间，可以用来作为临时的避难场所、急救中心、抗灾指挥部等。因此，在危急之时，膜结构建筑可以保护人们的安全。

七：舒畅空间-自由的造型多用途
膜结构建筑21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式，其打破了以往建筑形态的模式，以其独特新颖、丰富多彩的造型、优美的曲线，成为城市的象征性建筑。膜结构建筑提供了多种多样的用途，不仅可用于体育设施、交通设施、商业设施、公共设施等，而且也可以用于充满魅力及个性的景观小品与标志性作品，给建筑设计师与规划师提供了更大的想象和创造空间。

八：积雪对策-有利于多雪地区
　　在多雪地区，避免建筑物遭受大雪灾害的维护管理需要一定的人力和财力，尽可能的降低其费用成为技术人员的课题。膜结构建筑的膜面屋顶和其他屋顶材料相比不易积雪，只要有比较小的倾斜角度积雪就会自动滑落。而且，由于膜材料的热传导率较小，如果采用融雪设备可以进行
细致的融雪操作，充分发挥加热装置的效果，屋顶坡度可以更小。

九：防火性和耐久性-理想的建筑用膜材料

     膜结构建筑具有耐热性、耐气候性、耐药物性、高强度、防火等特性，而且不易老化，经过长期使用仍能保持其最初时的强度。如今广泛使用的膜材料能很好地满足对于防火的需求，具有卓越的阻燃和耐高温性能，达到法国、德国、美国、日本等多国标准。

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