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膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)問題：形狀設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、荷載分析和剪切分析。通過形狀設(shè)計(jì)，確定建筑物的平面形狀和尺寸、三維造型和凈空體積，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)和結(jié)構(gòu)形式，選擇膜材和施工方案。初始平衡形狀分析稱為找形分析。
由于膜材料本身沒有抗壓和抗彎剛度，抗剪切強(qiáng)度非常差，因此需要通過改變膜表面的曲率和預(yù)應(yīng)力來提高其剛度和穩(wěn)定性。對(duì)于膜結(jié)構(gòu)，在任何時(shí)候都不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此膜表面的形狀終滿足一定邊界條件和一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行載荷分析和剪切分析。目前膜結(jié)構(gòu)的找形分析方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法和有限元法。膜結(jié)構(gòu)所考慮的荷載通常為風(fēng)荷載和雪荷載。
膜材料在載荷作用下變形較大，載荷分布也隨著形狀的變化而變化。因此，應(yīng)采用幾何非線性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。荷載分析的另一個(gè)目的是確定索和薄膜的初始預(yù)張力。在外荷載作用下，膜中一個(gè)方向的應(yīng)力增大，另一個(gè)方向的應(yīng)力減小，這就要求初始拉張應(yīng)力的程度要確保在不利的荷載作用下，應(yīng)力不會(huì)減小到零，即不會(huì)出現(xiàn)褶皺。由于膜材料相對(duì)較軟，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下很容易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料損壞。如果施加的初始預(yù)應(yīng)力過高，膜材料的涂層會(huì)增加，容易老化，強(qiáng)度儲(chǔ)備也會(huì)減少。它對(duì)受力構(gòu)件的強(qiáng)度也有很高的要求，增加了施工和安裝的難度。因此，初始預(yù)應(yīng)力的確定應(yīng)通過荷載計(jì)算確定。通過找形分析形成的觸覺結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)三維的不可開發(fā)的空間表面。如何通過對(duì)二維材料的裁剪和張拉形成所需的三維空間曲面是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中關(guān)鍵的問題，也是裁剪分析的主要內(nèi)容。
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