张拉膜结构概述

张拉膜结构概述

张拉膜结构整体是通过桅杆等支撑构件提供吊点，并在周边设置锚固点，然后进行预拉形成稳定体系，它是索膜建筑的代表，也是被应用更多的一种结构形式，具有高度的形状可塑性和结构柔韧性。

在张拉膜结构中，薄膜做为主体受力构件，通过施加预拉力使膜材具有一定的刚度以承受荷载。膜结构悬挂于桅杆或刚性支架(如格构拱等)等支承结构下部，其曲面一般多为简单的鞍形曲面或伞形曲面。由于膜材不能承受过大的预应力，因此张拉膜结构形式多用于中小跨度结构中；如果用于大型建筑，需通过多个相同或各种不同的单元体进行组合以构成整体结构，例如山东威海体育馆的挑篷膜结构就是由多个单伞结构组成。 

张拉膜结构按其表面形状可分为：锥形(伞形)，马鞍形，拱支承形，脊谷式。大部分张拉膜都是以马鞍形为基础的。型形状受力明确：向下的雪荷由“承重纱线”所承担；风载作用下的吸力由“稳定纱线”承受。膜面的几何形状不是以数学为基础所定义的表面，而是需要在一预定的边界支承系统中通过其内部预应力平衡所确定。其物理特征与皂膜相似：在边界系统中，皂膜的几何形状仅能在皂膜分子之间存在张拉平衡的情况下形成。因此，设计者在设计膜结构的形状时，应包含选择一套边界条件，因为边界条件影响了所有连接膜和给膜提供支承的单元的部署，例如：脊索和谷索、柱子、拱和梁等等。

因为张拉膜结构的膜面一般为负高斯曲面，所以它体形丰富、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、加工制作及施工工艺难度都较大。