張拉膜結(jié)構(gòu)是指通過拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的,張拉膜結(jié)構(gòu)也可稱為張拉式索膜結(jié)構(gòu),是由穩(wěn)定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)由于具有形象的可塑性和結(jié)構(gòu)方式的高度靈活性、適應(yīng)性,所以此種方式的應(yīng)用極其廣泛。張拉膜結(jié)構(gòu)又可分為索網(wǎng)式、脊索式等。張拉膜結(jié)構(gòu)體系富于表現(xiàn)力、結(jié)構(gòu)性能強,但造價稍高,施工要求也高。
城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑,使用功能要求建筑物各組成單元的標(biāo)志明確。因而近來年,這類建筑越來越多采用膜結(jié)構(gòu)。建筑膜材料的使用壽命為25年以上。在使用期間,在雪或風(fēng)荷載作用下均能保持材料的力學(xué)形態(tài)穩(wěn)定不變。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力;而膜結(jié)構(gòu)是通過改變形狀來分散荷載,從而獲得小內(nèi)力增長的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時,可產(chǎn)生兩種回復(fù)力:一個是由幾何變形引起的;另一個是由材料應(yīng)變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個膜片具有良好的剛度,就應(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面,即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”。“高點”通常是由桅桿來提供的,也許是由于這個原因,有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)(suspension membrane)。
對膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計、荷載分析、裁剪設(shè)計,應(yīng)在考慮施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計。
膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。
膜面的主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強度設(shè)計值,在荷載長期作用下,小主應(yīng)力應(yīng)大于等于維持其初始平衡形狀的應(yīng)力值。
膜結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計時,應(yīng)考慮膜材的松弛、徐變、老化。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)考慮使用階段膜材替換對整體結(jié)構(gòu)的影響。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮膜材破壞時,支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強度、剛度及穩(wěn)定性。