为大家精心整理了膜结构（优秀4篇），希望大家可以喜欢并分享出去。
关键词：膜结构建筑特点；应用；展望
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言
随着膜结构技术的不断发展，相信越来越多的膜结构工程会出现在我们身边。解决其在设计和施工中遇到的问题也成为我们下一阶段研究的主要任务之一。
一、膜结构建筑特点
（一）艺术性：因为膜结构的结构形式与传统的结构形式有很大的区别，而其特点是膜面材料属于柔性，而且其材料的可塑性相当好，对于激发建筑师的想象力与设计灵感具有极大的作用，进而就可创作出艺术个性于一体的建筑物，同时养护自然环境它融合且彰显的效果。特别是其材料半透明性能，在灯光的找照射下，会出现梦幻般的霓虹景观。如此可以形成良好的广告效益。
（二）大跨度：膜结构本身不是很重，那么就不需要过多的竖向传力构件，其地基就不会过高，相比于传统结构良好的解决了大跨度建筑中地基处理处理难的因素，在建造大型的建筑空间上能够无限扩大，增加空间使用面积。
（三）经济性。因为膜结构其用到的高科技合成材料，属于机械化生产，因此成本就较低，比传统的建筑物的造价平均可缩减三分之二，其中大跨度的膜结构建筑，造价就更为低廉。同时其可依照需要设计与生产具备固定性的透光率膜材，运用其透光性的膜材，白天阳光可穿透膜材形成漫射光，那么室内可形成与室外相差无几的自然效果，进而缩减照明强度与时长，实现良好的节约能源的效果。
（四）闭工期短：膜结构建筑物均采用拼装工艺，其主要的建造材料(膜体、张拉索或骨架等)均在工厂内加工完成，每个建筑物只需在现场按图纸拼装而成，大大地简化了施工现场的各种工序，避免了施工交叉，缩短了现场施工时间。
二、膜结构的场地适应性设计策略
（一）膜结构的地域性设计策略
膜结构虽是一种新型材料与结构形式，但是可具备时代感的同时替下民族性与地域性。
现代膜结构技术是兴起于欧美，其形式与体系能够整合不同地区的文化，显著体现其国际性。例如利雅得皇家体育场则是由一系列沿圆周排列的尺度巨大的帐篷膜构成，每个独立支承的帐篷膜单元突出地表现了膜材受力的形式特征，而且与传统帐篷形式相差无几。简单而优雅的形式，清晰地体现其扩张力，在阳光照射下映出强烈的光影效果使人震撼。同为帐篷形式的膜结构作品，利雅得体育场相比较哈及机场更具备有民族性与地域性。
建筑的民族特征包含民族的伦理、宗教与审美情趣的影响，而且会受到地域自然环境的影响，自然环境的气候条件对膜结构建筑形式的影响是最显著的。由于每个气候特点不同，那么对膜结构体系的选择与形式的表现就会受到限制。一般在寒冷多雪的气候条件下，膜结构的外形是封闭型的，加之其需思考雪荷载的作用，膜结构的造型宜倾斜可有助于积雪的自然下落，对建筑造型影响缩减。然而在炎热少雨的气候条件下，建筑构造处理以遮阳和通风为主，形成以单个或群体的锥形曲面为主要形式特征的造型。在湿热多雨的气候条件下，建筑构造处理不但要考虑通风，更重要的是遮雨，建筑内部空间通透，造型轻盈舒展，出檐深远。膜结构以其极具适应气候的灵活性被运用到世界各地的各种功能建筑上。我国幅员辽阔，气候条件相差较多，深入研究膜结构建筑的民族性及地域性以及气候条件对形态设计的影响极具现实意义。
（二）自然环境型中的适应性设计策略
自然环境型中膜结构形态除了受到功能使用的约束以外，形态的设计灵感往往来自于自然环境或文化环境。在这种环境下，膜结构往往作为环境中的主导因素，具有活跃环境的作用。以港口为背景，桅杆和膜结构屋顶唤起了人们对那些古老的大型航海船只的记忆。夜晚，在古老港口的宽阔港湾内，这个现代化的膜结构犹如一个巨大的照明装置，具有象征和标志意义。
（三）城市环境型的适应性设计策略
传统城市环境都是限制于垂直相交的路网，其垂直的道路系统把基地都会分割成多个矩形模块。而基于这种基地环境中，因此建筑形式就是能运用矩形形式，而其形式是历史的演变形成于此，同时通过上千年的实践标明其形式对与人们的生活方式很适用。正交性其最为重要的特性是可极易的造就规则的城市结构，而其结构就是通过建筑形成多个不同的棋盘式结构。在需创建新的建筑时，垂直的方法具备城市结构是拥有扩展的可能性，同时建筑物间就具备紧密联系的效果。在城市中，会存在个性十足的建筑。这类建筑通常具备特殊性，与常规环境就要有不同的差异，而其差异是通常选用材料、色彩、形状与尺度等元素的综合实施得以获得差异性，而且能够运用特殊地理位置以体现其建筑重要性。因此把膜结构置于常规传统结构建筑环境中，因为这种新型结构展现出新的材料特性与区别于常规的建筑形态，进而其建筑在城市中对于着人们的视觉具有巨大的冲击力，其个性体现良好。
三、膜结构的应用及发展
（一）膜结构应用
现今的膜结构的设计方法较为多样化，但是还会存在一些问题是要处理与研究。例如膜建筑的隔振问题、内部环境问题、屋顶膜材的融雪问题、隔热问题等。同时需要把先进的计算理论和计算机融合并开发相应的软件。在设计过程中，建筑师与结构工程师同时参与并商定建筑物的外形，同时需实施必要的计算分析。而且，其设计建筑物的平面形状、立面要求、支点设置、材料类型与预应力大小都会形成互相制约的因素，一个完美的设计也就是上述矛盾统一的结果。因此，要保证结构的最终成形与设计相一致，除了在设计时更仔细之外，还应保证各部门配合更为协调一致外。
（二）膜结构发展前景
我国经济的不断发展，随之科学技术也不断提高，膜材料性能就会实现不断完善，有关的计算机制作软件也会得到完善，那么对于传统建筑观念的束缚就会，建筑外观美感的追求就会不断提升。现阶段的环保理念的提倡，膜结构本身具备良好自洁功能，优美的造型，绿色节能的特点就成为设计师建筑设计的首选，那么在未来的建筑设计腮红，膜结构在大型体育馆、展览会场、加油站甚至地标性建筑中的应用定会更加广泛。
建筑行业一直是一项能源消耗大、资源消耗多的行业，并且给环境带来了严重的污染，为了响应我国可持续发展政策，践行环境保护的基本原则，绿色建筑应运而生。绿色建筑源于建筑对于环境问题的响应，首先考虑到的就是如何节约能源，如何充分利用太阳能，太阳能建筑、节能建筑由此产生。随着可持续发展观念的引入和不断更新，绿色建筑不再仅仅只着眼于节能，还提出了更高层次的目标，要求节水、节地和节材，提高建筑的可持续性发展，最终实现生态建筑、节能环保建筑、可持续发展建筑。
绿色建筑已是当前世界建筑业发展的趋势，全面推行绿色建筑也是推动我国节能减排和保护环境的重大举措。在我国目前阶段，绿色建筑的发展还处于刚刚起步的阶段，势头并不强劲，也面临着诸多的问题，政府作为绿色建筑的主导推动者，必须要加大财政的投入，加强宣传和推广的力度，使绿色建筑在研发、设计、施工、验收、认证等多方面都有长足的发展。
结语
综上所述，膜结构在大型建筑上的大胆采用，其崭新的设计理念和魔幻般的造型带来了前所未有的视觉冲击和理念，毫无争议地赢得了建筑设计大奖。之后，膜结构的应用迅速发展，为建筑师们提供了传统建筑模式以外的新选择。
参考文献：
[1]高蓉蓉。张拉膜结构技术下建筑形态的生成[D].合肥工业大学，2013.
1、单位膜结构是膜结构的一种假设模型，是根据电镜观察的结果提出来的。
2、它是包围在整个细胞最外层的薄膜，又称质膜。在电子显微镜下观察，细胞膜可分为三层结构，即内、外两层的亲水极与中间层的疏水极。一般把这3层结构称之为"单位膜"。厚度一般为5nm到10nm，主要由蛋白质与脂类构成。致密层相当于蛋白质成份，中间的一层由2层磷脂分子构成。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】膜结构；施工工艺；验收标准；维护保养
1、概述
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。
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。
膜结构的材料特点是重量轻、强度高、防火阻燃、自洁性好，不受紫外线影响、抗疲劳、 耐扭曲、耐老化、跨度大工期短、使用寿命长。具有高透光率，热吸收量很少。正是因为这种跨时代的膜材料的发明，使膜结构建筑成为现代化的永久性建筑 它的优越性能包括：自洁性、透光节能性、经济性、艺术性、防火性与抗震性、造型多样性；另外其还具有应用领域广泛、能覆盖大跨度空间及施工周期短的优点。
2、施工安装
下面就以广西师范大学雁山校区标准体育场的膜结构为例，具体介绍膜结构的施工安装。该项目采用日本进口的SCC200膜材，厚度0.63±0.04，表面积为6976平方米，设计使用年限20年。
2.1先完成钢结构及二次构件的安装，并完成局部补油漆、进行防火处理等；最好留最后一道漆，待膜结构完工后再涂，避免安装膜结构时破坏。
2.2测量支承结构及连接节点的几何并与设计值比较，对找形结果进行必要的修正；按修正后的形状进行裁剪设计，加工制作膜面；如膜面先于支承结构完工已开始制作，应通过其他方案如更换连接件等规格等来纠正偏差；
2.3将加工好的膜成品按施工组织设计的要求折叠、包装，并做好标示；运输至安装现场；
2.4清理现场，在地面铺垫保护材料；向工人讲解工序及分工；展开膜面，进行如在膜面打孔、穿钢索、安装膜角节点板或膜夹板等准备工作；在支承结构上绑扎绳网以临时支承展开的膜面；
2.5准备工作就绪后，吊装机械就位，吊装并对角点作临时固定；
2.6逐步均衡张拉，给膜面施加预张力；
2.7对边角及有褶皱的区域进行局部张拉调节，并最终固定膜面及节点；
2.8清洗内外膜表面。
3、在此，提出几点注意事项
3.1注意二次构件的安装。因为钢结构工程和膜结构工程分属两个不同的承包商，钢结构只负责桁架，膜结构只负责上部膜结构，二者之间的连接构件容易忽视，最好由钢结构公司负责完成好。
3.2膜成品吊装时要弄清楚正反面，不要等到吊上去安装好后才发现。而且在地面铺开及吊装时，要保持膜面的清洁，不要等到安装好后再去清理，很麻烦。
3.3膜结构的排水系统。这一点也容易忽视。和第一点一样，责任不清，这方面最好由专业的虹吸排水公司来设计及施工。
4、膜结构的验收
4.1膜结构制作、安装分项工程应按具体情况划分为一个或若干个检验批，进行工程质量验收。与膜结构制作、安装相关的钢结构分项工程的验收，应按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规划》GB50205执行。其他相关分项工程的验收，应按有关的施工质量验收标准执行。
4.2膜结构的支承结构和各项连接构造应符合以下标准：
①保证连接的安全、合理、美观。②连接件应具有足够的强度、刚度和耐久性，应不先于所连接的膜材、拉索或钢构件破坏，并不产生影响结构受力性能的变形。连接处的膜材应不先于其他部位的膜材破坏。③连接件应传力可靠，并减少连接处应力集中。④节点构造应符合计算假定。应考虑节点构造偏心对拉索、膜材产生的影响，施加预张力的方式、结构安装允许偏差，以及进行二次张拉的可能性。⑤在膜材连接处应保持高度水密性，应采取一定的构造措施防止膜材磨损和撕裂。⑥对金属连接件应采用可靠的防腐蚀措施。⑦在支承构件与膜材的连接处不得有毛刺、尖角、尖点。
4.3膜面外观应全面进行检查。膜面排水坡度、排水槽、天沟、檐口等做法应符合设计要求。表面应无积水坑，可采用自然或人工淋水试验检查排水是否顺畅。
4.4膜面应无明显污渍、串色现象，无破损、划伤，无明显褶皱。
4.5工程完工后宜检查膜面的张力值是否符合设计和预张力。
4.6膜结构工程验收时，应具备下列文件盒记录，并经检查符合相关规定的质量要求：①膜结构（含钢、索结构）施工图、竣工图、设计变更文件；②技术交底记录、施工组织设计；③膜材、钢材、索及其材料的产品质量保证书和检测报告；；④膜单元、钢构件、索和其他部件制作过程的质量检验记录；⑤膜单元安装和施加预张力过程的质量检验记录；⑥专业操作人员上岗证书；⑦其他有关文件盒记录。
5、膜结构的维护保养
5.1维护检查
5.1.1周期性检查
定期调查包括用眼观察膜以确定其情况，也包括如下对钢结构的检查：
夹板两侧和内侧的磨损；焊口剥落情况；热合点磨损和基布高强丝断裂；膜剥落；钢丝绳是否断裂；表面的大量沉积。
5.1.2特定情况的检查
如有特殊情况发生，应进行特定的调查。特殊情况包括：
风速超过70公里小时，但是小于或等于特定结构的设计极限；大雪或打冰雹；有大块物体撞击可能会使膜折断或刮伤；暴风雨撞击；闪电或雷击；地震。
5.2清洗过程
5.2.1人员
膜及人员必须采取保护措施，清洁人员从始至终要系安全带。
5.2.2清洁
在以下情况下膜需要清洁：当膜外表很脏影响整体美观时；清洁期限过期的；遇到上节提到过的特殊事件的时候。
如需清洁，请按如下的过程步骤进行：
首先用软刷把积尘扫除，然后用清水冲洗两面，应首先清扫和洗刷暴露面。一般清洗用含1%到5%家用清洁剂的水，然后用低压力水管冲洗。不能用高压水冲洗。
注意在清洁过程中和清洁后要检查膜是否有损坏或退化：破洞、撕裂―可用同种材料补好；磨损―把造成磨损的东西清除。膜的张长拉力将会根据结构形式而变化，但永远不会松弛。
一些污染物可能不容易去掉，污染物可能包括如下物质：无机物：植物油、 沥青、 石灰；植物类：树叶、 花粉、 树脂；动物类：鸟粪、死昆虫。
以上这些沉积物不容易清洗干净，可能要用对膜有损坏的溶剂。在清洗之前一定要谨慎行事，请征求承包公司的建议。
如果膜材局部有油渍，首先将油渍周围的积尘去掉，然后用干洗剂进行喷洗，具体使用方法见此产品的使用说明书。
所有下列的产品禁止使用：
各种研磨材料：粉状、星状、液态、棉状等；以下的化学产品：丙酮、汽油、苯、燃油、煤油、全氯乙烯、 、甲苯、三氯乙烯、挥发油；以下的无机产品：氨水、硝酸、硫酸、乙酸、盐酸、碳酸钠、氢氧化钠、滤灰。
用酒精或酒精制品清洁会损坏膜涂层，从而缩短膜的使用寿命。
5.3与膜连接的结构件的维护
除了例行清洗外，还必须按照下面的内容对相关结构配件有规律地检查以满足结构的整体性要求。
5.3.1 配件
由以下一个或更多的部件组成：
钢索；铝压条；“U”型夹 ；不锈钢螺栓等
检查：钢索张力、“U”型夹是否锈蚀、螺栓是否松动等。
5.3.2支撑结构
这部分包含框架、支柱、张拉钢缆等等。
检查：连接的牢固性，过度偏斜或扭曲、破坏和侵蚀。
【关键词】 找形预张拉应力剪裁设计高科技建筑
1.概况
近十几年来，张拉膜结构建筑以其造型独特的外观，梦幻般的内部空间，充满了张力的曲线、变幻的膜体、标准化加工的结构构件，高度灵活的支承方式，为广大的结构工程师提供了一个施展高科技设计技术的全新空间，因此也备受新一代结构设计师的关注。
张拉膜结构设计时首先应考虑张拉膜结构体系的特殊性，即由于张拉膜、索结构所使用的主要材料本身不具有基本刚度和形状，只有对膜材施加预张拉应力才能获得结构承载所必须的刚度和形状，因此要通过调整改变膜材的预张力分布来获得理想的结构造型，又或者通过改变膜或索的预张拉力比值来实现，从而得到形态各异的结构。例如，保持索之中的预拉应力不变，增大膜的预张力与索的预拉力的比值，即增加膜的预张力，所得结构的曲率增大；反之，减小膜的预张力与索的预拉力的比值，即降低膜的预张力，所得结构的曲面及边界较平坦。在张拉膜建筑设计过程当中，结构师始终起主要作用，只有这样才能使结构、功能及审美三方面在设计之中有机结合，充分发挥结构形式所具有的特性。
2.结构选型
张拉膜结构的选型，应根据建筑造型需要和支撑条件等，通过综合分析确定。通常可选用下列结构形式：整体张拉式、索系支承式、骨架支承式和空气支承式，或以上形式组合成的结构形式。
3.结构设计
膜结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数设计表达式进行计算。结构重要性系数应根据结构的安全等级、设计使用年限确定。根据使用过程在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利效应组合进行设计。膜结构设计应考虑恒、活、风、雪、顶张力、气压力、温变和支座沉降等作用。膜面的活载标准值可取0.3kN/。
风载体型系数可按国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。对于形状复杂或重要的建筑物，应通过风洞试验或专门研究确定风载体型系数。有条件时也可通过分析研究确定。
膜结构设计时，应在满足膜面应力平衡的条件下，使结构体系保持稳定。为避免在风的吸、压力作用下产生变形而导致结构的整体张力体系失效，必须在膜结构的谷部表面增加稳定压索；又或者为了避免膜结构的脊部应力过大，可以在脊部紧贴底面增加脊索。稳定索和脊索必须参与相应工况下的整体受力和变形验算。此外，还应考虑使用阶段部分膜片破坏或部分索退出工作，以及不同部位膜单元进行第二次张拉或更换对整体结构的影响。
膜结构设计时，可采用下列方法合理施加预张力：在边缘直接张紧膜面【图a】;l拉紧周围边索【图b】；拉紧稳定索【图c】；顶升中间支柱【图d】。
4.材料选择
膜结构应根据设计要求，选用不同类别和代号的膜材。当有足够的依据时，膜材的经、纬向抗拉强度标准可采用生产企业提供的数据。拉索可采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索、钢绞线或钢丝绳，也可根据具体情况采用钢棒等。钢丝绳宜采用无油镀锌钢芯钢丝绳。钢绞线、钢丝绳、热挤聚乙烯高强钢丝拉索及其锚具的质量应符合我国相关规范和现行行业标准的规定。锚具与索连接的抗拉强度，浇铸式不得小于索抗拉强度的95%；压接式不得小于索抗拉强度的90%。
5.结构计算
膜结构应进行初始形态分析(找形)、荷载效应分析、裁剪分析，必要时换应进行施工过程验算。初始形态分析可采用非线性有限元法、动力松弛法和力密度法等；荷载效应分析可采用非线性有限元法和动力松弛法。计算时应考虑结构的几何非线性，可不考虑材料非线性。结构计算中可考虑膜材的各向异性。计算模型的边界支承条件应与支承点的实际构造项符合，对于可能产生较大位移的支承点，在计算中应考虑支座位移的影响，或与支承结构一起进行整体分析。
对膜结构中的索、膜构件，可不考虑地震作用的影响；支承结构的抗震设计，应按照国家有关标准的规定执行。初始形态分析应满足边界条件和合理预张力的要求，并满足建筑造型和使用功能的要求。
索、膜构件的预张力值应根据膜材类型、膜面荷载、可能产生的变形以及施工等因素确定。预张力值必须保证在第一类荷载效应组合下，所有索、膜构件均处于受拉状态。
膜结构的荷载效应分析，应在初始形态分析确定的几何形状和预张力的基础上，考虑各种可能的荷载组合情况对膜结构内力和变形的影响。当计算结果不能满足要求时，应重新确定初始形态。
计算膜、索的内力和位移时，应考虑风荷载的动力效应。对于形状较为简单的膜结构，可采用乘以风振系数的方法考虑结构的风动力效应。对骨架支承式膜结构，风振系数可取1.2～1.5；对整体张拉式伞形、鞍形膜结构，风振系数可取1.5～2.0。
对于跨度较大、风荷载影响较大的或重要的膜结构，应通过动力分析或气弹性模型风洞试验确定风荷载的动力效应。
在各种荷载组合下，膜面各点的最大主应力应满足下列要求：
式中 ―在各种荷载组合作用下的最大主应力值；
―膜材抗拉强度标准值；
―强度折减系数；对处于一般部位的膜材 =1.0；对处于连接点处和边缘部位的膜材 =0.75；
―膜材抗力分项系数，对第一类荷载效应组合 =5.0；对第二类组合 =2.5。
6.剪裁设计
膜结构的裁剪分析应在初始平衡曲面的基础上，在空间曲面上确定膜片间的裁剪线，然后获得与空间膜片最接近的平面展开膜面。确定膜结构的裁剪线，可采用测地线法和平面相交法等。确定裁剪线时应考虑下列因素：裁剪线布置的美观性；根据膜材幅宽，尽量有效利用材料；适应膜材正交异性的特点，使膜材的纤维方向与计算的主受力方向一致。膜结构的裁剪分析中必须考虑初始预张力和膜材徐变特点的影响。应根据所用膜材的材性，合理确定各膜片的收缩量，并对膜片的裁剪尺寸进行调整。当采用搭接方式时，设计的裁剪片应预留搭接宽度。
7.空气支承膜结构设计要点
空气支承膜结构的内部压力，应保证在各种荷载作用下满足结构的强度和稳定性要求。设计时应合理确定膜结构的最大、最小工作内压和正常工作内压。最大工作内压应保证在最不利的外界环境条件下，结构不会出现过大的变形。最小工作内压应保证在正常气候条件和正常使用条件下结构的稳定，并应保持室内环境的舒适度，其值不应小于200Pa。
8.连接构造
拉索的锚锭系统可根据具体情况采用重力锚、盘形锚、蘑菇锚、摩擦桩、拉力桩、阻力墙等类型。拉索锚锭的抗拔承载力应根据锚锭形式、地基条件等，经现场勘查和土质定。
9.实例