今天给各位分享模结构施设计的知识，其中也会对膜结构设计要点进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！，本文目录一览：，1、，膜结构设计的原则有哪些？，2、，空间膜结构设计概论？，3、，膜结构设计中应注意哪些细节？，4、，张拉膜结构的设计方法需要考虑到的问题有哪些？
今天给各位分享模结构施设计的知识，其中也会对膜结构设计要点进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
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膜结构设计的原则有哪些？
膜结构的形状确定问题就是确定初始状态的问题模结构施设计，在许多专著上被称为“找形”（FormFinding）。膜结构的形状确定问题有两种类型：给定预应力分布的形状确定问题：预先假定膜结构中应力的分布情况模结构施设计，在根据受力合理或经济原则进行分析计算，以得到膜的初始几何状态。 给定几何边界条件的形状确定问题：预先确定膜结构的几何边界条件，然后计算分析预应力分布和空间形状。肥皂泡就是最合理的自然找形的膜结构。最初的找形正是通过皂膜比拟来进行，后来发展到用其他弹性材料做模型，通过测量模型的空间坐标来确定形状，对于简单的外形也可以用几何分析法来确定，膜结构找形技术的真正发展来自计算机有限元分析方法的发展。为模结构施设计了寻求膜结构的合理的几何外形，需要通过计算机的多次迭代才能得到。
空间膜结构设计概论？
下面是中达咨询给大家带来关于空间膜结构设计的相关内容，以供参考。
1、膜结构与膜材料
1.1膜结构概念、起源和发展
膜结构（MembraneStructure），也即张拉膜结构（TesionedMembraneStructure），是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成的稳定的承力体系。膜只能承受拉力而不能受压和弯曲，其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障，因此需制作成凹凸的空间曲面，故习惯上又称空间膜结构。
古老的膜结构在公元前几千年就已经出现，最早是由天然枝条和兽皮搭成的帐篷（Pavilion），然后发展到由铁木和帆布制作成各种各样的形状。但是，从欧洲古罗马帝国、中国汉朝时代到十九世纪末，膜结构几乎处于一个停滞发展的阶段。直到第二次工业革命，化学工业和工程力学迅速发展，高分子合成材料技术得到大力改进，膜材料摆脱茹毛饮血的状况，现代膜结构才开始蓬勃发展。另外，两次世界大战也加快了膜结构的发展。
1917年美国兰彻斯特建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀，作野战医院，但没有真正成为使用的产品。1946年，一位名为贝尔德的人为美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达罩，由此而衍生出了新的膜结构工业产业。最受人注目的是1967年FreiOtto设计的加拿大蒙特利尔博览会上的西德馆，其以轻质透明有机织片作为顶部结构，开了膜结构商业化的先河。1970年日本大阪万国博览会上一座气承式膜结构的拟椭圆形美国馆（尺寸140×83.5m），首次采用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃纤维织物，这是世界上第一个大跨度的膜结构。以后，膜结构象雨后春笋，迅速发展。
膜结构的发展总是和膜材（MembraneMaterial）的进步分不开的，下面先介绍膜材料。
1.2膜材料的组成和分类
通俗地讲，膜材就是氟塑料表面涂层与织物布基按照特定的工艺粘合在一起的薄膜材料。常用的氟素材料涂层有PTFE（聚四氟乙烯）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PVC（聚氯乙烯）等。织物布基主要用聚酯长丝（涤纶PES）和玻璃纤维有两种。
膜材的粘合就是将涂层与基材合二为一组成整体。建筑结构所用的膜材大多是以压延成型和涂刮成型的。所谓压延成型，就是将选定的软PVC经塑炼后投入压延机，按照所需厚度、宽度压延成膜，立即与布基粘合，再经过轧花、冷却即可制得压延膜材。而涂刮成型，则是将聚氯乙烯糊均匀地涂或刮在布基上，再加热处理即可获得涂刮膜材，普遍的是采用刮刀直接涂刮，也有采用辊式涂刮的。
根据表面涂层（Coating）和织物基材（Layer）不同，膜材料分为三大类：
（1）A类膜材是玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂（PTFE），这种膜材的化学性能极其稳定，露天使用寿命达25年以上，为不燃材料（通过A级防火测试）。
（2）B类膜材料是玻璃纤维布基上敷硅酮涂层，由于膜材自身性能欠佳，现在基本不再使用。
（3）C类型膜材料是聚酯长丝布基上涂聚氯乙烯树脂（PVC），这种膜材受自然条件如日晒雨淋等影响较大，一般使用寿命为10年至15年，是难燃材料（通过B1级防火测试）。
1.3膜材料的性质
膜作为继木材、砖石、金属、混凝土之后的第五代建筑结构材料，具有显著的自身特性。第一代木材和第三代钢材拉压性能均良好，第二代砖石和第四代混凝土则只具备良好的抗压能力，作为第五代的膜材料则只能受拉，没有承压和抗弯曲能力，这是膜的最本质的特征。具体地讲，膜材的主要特征如下：
（1）拉伸性能
膜材的拉伸性能包括拉伸强度（TensionnStrength）、拉伸模量（ModulusofElasticity）和泊松比（Poisson‘sRatio）三个力学指标。膜材本身不能受压也不能抗弯，但具有很高的拉伸强度，所以要使膜结构正常工作就必须引入预拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸强度都可达100MPa以上。
模材应力-应变关系是非线性的，一般采用切线模量作为弹性模量，膜材的弹性膜量约为钢的1/3左右。膜材的泊松比，即横向变形特征，约为0.2左右。由于膜是双向受力结构，设计时必须以膜材的双轴拉伸实验确定膜的弹性膜量及泊松比。
（2）撕裂强度
膜材是张拉结构材料，其撕裂破坏比受拉破坏要严重很多，所以撕裂强度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯长丝织物具有中等的撕裂强度，PTFE涂覆玻璃纤维的材料具有较高的撕裂强度。
（3）正交异向性
张拉膜结构曲面需要经向和纬向两个主轴方向反向曲率来保证，一个方向的曲率向下凹，另一个方向必须向上凸。传统膜材基材是由经﹑纬向纱线编织而成，因而呈现很强的正交异性性能，经纬向变形能力相差达3-5倍之多。
（4）蠕变和松弛
蠕变和松弛是膜材的另一个重要特性，也是膜起皱和失效的重要原因，在裁剪分析和加工时需要考虑这个因素。聚酯长丝织物在使用的头十年里就会因为蠕变丧失50%的预张拉力，相反，玻璃纤维织物要稳定很多。
（5）非力学性质：安全方面的性质，如耐久性、防火性能、防雷性能等；非安全方面性质，如隔音或音响性能、自洁性能等等。
由于膜结构的造型要求和膜材自身特性的原因，膜结构设计与其它结构有很大的不同。膜结构设计包括形状确定（“找形”，FormFinding）、荷载分析（LoadingCaseAnalysis）和裁剪分析（CuttingPattern）等三方面内容，下面分别论述。
2、膜结构的形状确定
2.1形状确定的概念
膜结构的形状确定问题就是确定初始状态的问题，在许多专著上被称为“找形”（FormFinding）。膜结构的形状确定问题有两种类型：
（1）给定预应力分布的形状确定问题：预先假定膜结构中应力的分布情况，在根据受力合理或经济原则进行分析计算，以得到膜的初始几何状态。
（2）给定几何边界条件的形状确定问题：预先确定膜结构的几何边界条件，然后计算分析预应力分布和空间形状。
肥皂泡就是最合理的自然找形的膜结构。最初的找形正是通过皂膜比拟来进行，后来发展到用其他弹性材料做模型，通过测量模型的空间坐标来确定形状，对于简单的外形也可以用几何分析法来确定，膜结构找形技术的真正发展来自计算机有限元分析方法的发展。为了寻求膜结构的合理的几何外形，需要通过计算机的多次迭代才能得到。
常用的计算机找形方法有：力密度法、动力松弛法、有限元法。
2.2力密度法
索网结构中拉力与索长度的比值定义为力密度（ForceDensity）。力密度法（ForceDensityMethod）是由Linkwitz及Schek提出来的，原先只是用于索网结构的找形，将膜离散为等代索网，后来，该方法被用于膜结构的找形。把等代为索的膜结构看成是由索段通过结点相连而成，通过指定索段的力密度，建立并求解结点的*衡方程，可得各自由结点的坐标。
不同的力密度值，对应不同的外形。当外形符合要求时，由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。力密度法也可以用于求解最小曲面，最小曲面时膜内应力处处相等，肥皂膜就是最好的最小曲面的例子。实际上的最小曲面无法用计算机数值计算方法得到，所以工程上常采用指定误差来得到可接受的较小曲面。
力密度法的优点是只需求解线性方程组，其精度一般能满足工程要求。用力密度法找形的软件有德国EASY（EasyForm）、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。
2.3动力松弛法
动力松弛法（DynamicRelaxationMethod）是一种专门求解非线性系统*衡状态的数值方法，他可以从任意假定的不*衡状态开始迭代得到*衡状态，最早将这种方法用于索网结构的是Day和Bunce，而Barnes则成功地应用于膜结构的找形。
力密度法只是从空间上将膜离散化，而动力松弛法从空间和时间两方面将膜结构体系离散化。空间上的离散化是将结构体系离散为单元和结点，并假定其质量集中于结点上。时间上的离散化，是针对结点的振动过程而言的。初始状态的结点在激振力作用下开始振动，这时跟踪体系的动能；当体系的动能达到极值时，将结点速度设置为零，跟踪过程重新开始，直到不*衡力为极小，达到新的*衡为止。
动力松弛法最大特点是迭代过程中不需要形成刚度矩阵，节约了刚度矩阵的形成和分解时间，并可在计算过程中修改结构的拓扑和边界条件，该方法用于求解给定边界条件下的*衡曲面。其缺点是迭代步骤往往很多。用动力松弛法找形的软件有英国InTENS、新加坡WinFabric、英国Suface等。
2.4有限单元法
有限单元法（FiniteElementMethod）最初是用来计算索网结构的非线性迭代方法，但现在已成为较普遍的索膜结构找形方法。其基本算法有两种，即从初始几何开始迭代和从*面状态开始迭代。显然，从初始几何开始迭代找形要比从*面状态开始来得有效，且所选用的初始几何越是接近*衡状态，计算收敛越快，但初始几何的选择并非容易之事。两种算法中均需要给定初始预应力的分布及数值。在用有限元法找形时，通常采用小杨氏模量或者干脆略去刚度矩阵中的线性部分，外荷载在此阶段也忽略。
有限元迭代过程中，单元的应力将发生改变。求得的形状除了要满足*衡外，还希望应力分布均匀，大小合适，以保证结构具有足够的刚度。因此，找形过程中还有个曲面病态判别和修改的问题，或者叫形态优化（包括几何形态优化、应力形态优化和刚度形态优化等）。用有限元法找形的软件有澳大利亚FABDES等。
经过找形确定的结构初始形状满足了初应力*衡条件并达到预想的形状，但其是否满足使用的要求，还必须进行荷载效应分析。
3、膜结构的荷载分析
3.1荷载分析的内容和方法
膜结构的荷载分析是在形状分析所得到的外形与初始应力分布的基础上进行的，检查结构在各种荷载组合下的强度、刚度是否满足预定要求的过程。
膜结构的找形有不同的理论方法，但荷载分析基本上都采用非线性有限元法（NonlinearFiniteElementMethod），即将结构离散为单元和结点，单元与单元通过结点相连，外荷载作用在结点上，通过建立结点的*衡方程，获得求解。
由于索膜结构是大变形问题，在推导有限元方程时，需考虑位移高阶项对应变的影响，即考虑几何非线性。当然，膜材本身也是非线性的，在工程应用上时，材料的非线性问题一般不予考虑。
3.2风荷载作用
膜结构区别于传统结构的两个显著特点是轻和柔。轻，意味着结构自身重量和惯性力小，自重不是主要荷载，地震力可以忽略不计，而风是主要荷载；柔，意味着结构无抗弯刚度，结构对外荷载的抵抗是通过形状改变来实现的，表现出几何非线性特征。膜结构的特点决定了膜结构是风敏感结构，抗风设计在膜结构设计中处于主要地位。
膜结构轻、柔、飘的显著特点决定了膜结构抗风计算的内容也有自身特点。
（1）静风压体型系数的确定
风荷载体型系数是描述风压在结构上不均匀特征的重要参数，一般结构的体形系数可以从荷载规范查得。但膜结构形状各异，不能从荷载规范直接获得风压体型系数。所以，较大的膜结构基本都要求进行风洞试验，以获得比较正确的膜结构的局部风压净压系数和*均风载体形系数。由于风洞试验要满足一系列的相似准则，如几何相似、雷诺数相似等，通常要完全满足这些相似条件是不可能的，因此风洞模拟实验结果有时会超过实测值很多。
（2）脉动风压系数的确定
膜结构在荷载作用下的位移较大，结构位形的变化会对其周围风场产生影响，所以膜结构的风动力响应过程是流固耦合过程。这种动力过程的风洞试验必须采用气动弹性模型，因此实现起来技术难度较大。近年来发展的“数值风洞”技术受到越来越多的重视。这种技术简单的说就是将计算流体力学（CFD）和计算结构力学（CSD）技术结合起来，用计算流体力学来模拟结构周围的风场，用计算结构力学来模拟膜结构，再借助某些参数的传递来实现两者之间的耦合作用，不过，该方法还处试验阶段。
（3）风振动力分析
风力可分成*均风和脉动风两部分。*均风的周期较长，其对结构的作用性质相当于静力。脉动风的周期较短，其对结构的作用为动力性质。当结构的刚度较小，自振频率较低时，在脉动风荷载的作用下可能产生较大的变形和振动，所以在设计索膜这类小刚度结构时，应进行风振动力计算。索膜结构具有振型频谱密集、非线性特征和三维效应不可忽略等特点，针对高层和桥梁结构的风振分析方法不能直接应用。索膜结构的响应与荷载呈非线性关系，对于索膜结构定义荷载风振系数或阵风系数在理论上也是不正确的。
（4）空气动力失稳
膜结构是风敏感结构，存在空气动力失稳（AerodynamicInstability）的问题。从本质上看，结构空气弹失稳是由于结构在振动过程中从与气流的振型耦合中吸收能量，当吸收能量大于耗散能量时，就会产生能量累积，当这种能量累积达到某一阀值（临界风速）后，结构就会从一种低能量（稳定）的振动形式跃迁到另一种高能量（不稳定）的振动形式上去。所以，膜结构存在设计风速作用下的动力失稳问题，幸运的是至今还没有这方面破坏的膜结构实例。
3.3膜面褶皱问题
结构上的褶皱（Drape）是指因膜面在一个方向上出现压应力导致膜材屈服而产生的褶皱现象，而结构松弛是指膜面在两个方向上都呈现无张力状态，故松弛的膜面不能承受任何荷载。褶皱判别的两种方法：（设拉为正、压为负）
（1）应力准则：若主应力σ20，膜元是张紧的；若σ20，膜元是褶皱的；若σ10，单元是松弛的。
（2）应变准则：若ε20，膜元是张紧的；若ε20，膜元是褶皱的；若ε10，单元是松弛的。在荷载分析中，在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别，如发现褶皱单元，可按以下方法处理：
（1）修改单元刚度：减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献，即修改褶皱单元的刚度矩阵，从而减小自身的实际荷载分担，结果是增加了相临单元的负担。
（2）修改结构刚度：回到找形阶段，对曲面进行修正，即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。
常用的膜结构几何非线性荷载分析软件有：美国ANSYS，德国EASY（EasyScan）、意大利Forten32、新加坡WinFabric，英国InTENS等等。
4、膜结构的裁剪分析
4.1裁剪分析的内容
上面已经提到，膜结构的分析包括三大方面内容，即形状确定（FormFinding）、荷载分析（LoadingCaseAnalysis）和裁剪分析（CuttingPattern）。裁剪分析，就是将由找形得到并经荷载分析复核的空间曲面，转换成无应力的*面下料图。裁剪分析包含三个步骤：
（1）空间膜面剖分成空间膜条
膜结构是通过结构来表现造型，空间膜面在剖分成膜条时，要充分考虑膜条的边线即热合缝对美观的影响；同时膜材是正交异性材料，为使其受力性能最佳，应保证织物的经、纬方向与曲面上的主应力方向尽可能一致；此外，用料最省、缝线最短，也是进行膜面剖分必须考虑的因素。
（2）空间膜条展开成*面膜片
空间膜条展开成*面膜片，即将膜条的三维数据转化成相应的二维数据，采用几何方法，简单可行。但如果膜条本身是个不可展曲面，就得将膜条再剖分成多个单元，采用适当的方法将其展开。此展开过程是近似的，为保证相邻单元拼接协调，展开时要使得单元边长的变化为极小。
（3）应力状态转化到无应力状态
从应力状态到无应力状态的转化，即释放预应力、进行应变补偿。膜结构是在预应力状态下工作的，而*面膜材的下料是在无应力状态下进行的，为确定膜材的下料图，需对膜片释放预应力，并进行应变补偿。这里的补偿实际上是缩减，在此基础上加上热合缝的宽度，即可得膜材的下料图。
上述过程，即为裁剪分析。
4.2测地线裁剪法
裁剪分析与找形技术的产生及发展过程极为相似，都是从测量实物模型开始的，对于简单规则的可展曲面，可直接利用几何方法将其展开。现代概念上的裁剪分析，主要还是依赖于计算机技术的发展而发展的。在此过程中，产生了许多方法，如测地线法、有限元法、优化分析法，等等。下面介绍被广泛应用的测地线法（GeodesicLineMethod）。
测地线又称短程线，是大地测量学的概念，其通常被理解为：经过曲面上两点并存在于曲面上的最短的曲线。所以用测地线作裁剪分析，就是以测地线来剖分空间膜面。这样做的好处是热合缝最短、用料较省，但热合缝的分布及材料经、纬方向的考虑不易把握。
求曲面上的测地线的问题，实际上是一个求曲面上两点间曲线长度之泛函极值的问题。由于膜结构几何外形的新奇多变，也就无法得到曲面上两点间曲线长度的泛函的显式，所以通常是求极值确定测地线上的若干点，再用线性插值的方法求中间点，从而求得测地线。
有了测地线就可以确定裁剪线：直接以测地线为裁剪线或从一条测地线向另一条测地线作垂线，以垂线中点的连线作为裁剪线。
4.3应变补偿
膜结构是在预张力作用下工作的，而膜材的裁剪下料是在无应力状态下进行的，因而在确定裁剪式样时，有一个对膜材释放预应力、进行应变补偿的问题。影响膜材应变补偿率的因素可归纳为以下几个方面：
（1）膜面的预应力值及膜材的弹性模量和泊松比，这是影响应变补偿率的最直接因素。
（2）主应力方向与膜材经、纬向纤维间的夹角，这一问题变的重要是因为膜材是正交异性材料。
（3）热合缝及补强层，热合缝及补强层的性能不同于单层膜，其应变补偿应区别对待。
（4）环境温度及材料的热应变性能，尤其是双层膜结构环境温度相差较大时，要特别注意。
在荷载分析中，在每一荷载增量步中对所有的单元进行逐一判别，如发现褶皱单元，可按以下方法处理：
（1）修改单元刚度：减小褶皱单元对结构总体刚度的贡献，即修改褶皱单元的刚度矩阵，从而减小自身的实际荷载分担，结果是增加了相临单元的负担。
（2）修改结构刚度：回到找形阶段，对曲面进行修正，即通过修改局部区域的边界条件或调整预应力的方法来修正结构的刚度。
常用的膜结构几何非线性荷载分析软件有：美国ANSYS，德国EASY（EasyScan）、意大利Forten32、新加坡WinFabric，英国InTENS等等。
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膜结构设计中应注意哪些细节？
在膜结构设计中主要注意的问题有：膜建筑想必大家非常熟悉了，因为在我们生活的周围都可以看见膜建筑，停车棚是膜建筑，体育馆的看台是膜建筑，学校演出的舞台是膜建筑。那么设计师是怎么设计出坚实耐用又好看的膜建筑的：进行膜结构设计时应该用概率理论作为设计基础，以极限状态为方法的设计理念，还要用分项和系数的数学表达式来进行设计计算。还应该看建筑物的性质和意义。还有该建筑的使用年限、它是用来做什么的、它建筑的空间大小、以及一定的安全防火性和建筑地的自然条件。然后再具体的选择合适的膜材料。膜建筑的设计还要分析它的内外荷载力、支持砥柱、怎么制作和加工、施工的状况和其他特殊要求来进行规划设计。
除了它的荷载能力还有裁剪设计，还有支撑材料设计和配件装饰设计，这些都应该在施工之前进行精确的计算。要记住膜材料只能承受张力。膜材料表面的主要应力应该是小于膜材强度的设计值。如果是长期需要荷载，那么最小的主应力应该大于和等于维持膜材最原始*衡能力的应力值。膜建筑在进行一体化的时候，还要考虑膜材料的松弛度，变化程度和老化度。在膜结构设计时还要注意使用阶段的膜材对整体结构替换后的影响。还要考虑膜材料以及支撑膜材料的抗压性、刚性以及两者的稳定性。
张拉膜结构的设计方法需要考虑到的问题有哪些？
张拉膜结构是依靠膜自身模结构施设计的张拉应力与支撑杆和拉索共同构成机构体系。张拉膜结构车棚是由多种高强薄膜材料及加强构件(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模结构施设计，作为覆盖结构模结构施设计，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。张拉膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，自从1970年代以来， 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。在张拉膜结构设计阶段所要考虑的要点有： 保证膜面有足够的曲率，以获得较大的刚度和美学效果模结构施设计； 细化支承结构，以充分表达透明的空间和轻巧的形状模结构施设计； 简化膜与支承结构间的连接节点，降低现场施工量。在20世纪中期，Frei Otto在一次皂膜试验中产生了轻型张拉膜结构设计。其基本概念是自适应找形。这是一种自动调节边界条件、约束条件和其他处理参数来实施设计的一种概念。而且Frei Otto还提出了“极小曲面”的理论，这一理论诞生了现在张拉膜结构建筑的设计原理。这个“极小曲面”意思就是在特定的边界范围内设计出膜结构表面积最小，而空间大耗能少的理论。轻型张拉膜结构的建筑它的特点就是它的预应力在整个膜面都是均匀分布的，所以就有了张力自*衡的效果。极小曲面在*面边界里只是一个*面。但是只要张拉膜表面或者膜边界有一点儿不在这个极小曲面内，那么这个*面上的所有点都会有一个双曲面。这个曲面可以是正高斯曲率也可以是负的。但是负高斯膜面是折减面的时候，膜材料的消耗量是最少的。因为膜结构的结构性能高，它可以根据膜结构表面的形状大小来重新布局使荷载集中，那么这个区域的应力不会有太大幅度的增加，这就成就了张拉膜结构的简约轻便，不仅承载能力好，而且外观美丽大方。
膜结构的设计
膜结构模结构施设计的设计主要包括体形设计、初始*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*面形状尺寸、三维造型、净空体量模结构施设计，确定各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。初始*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*衡，并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。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。
膜结构设计软件主要有如下： 1。德国膜结构设计软件easy10.0， 2。意大利膜结构设计软件forten4000， 3。同济大学膜结构设计软件3D3S11.0 4。上海交大膜结构设计软件SMCAD4.0 5。新加坡膜结构设计软件WinFabric 6。日本太阳膜结构设计软件Images 7。中国建筑科学研究院结构所空间结构室膜结构设计软件MEMBS 8。澳大利亚膜结构设计软件FABDES 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，见下示意图：
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，结构示意图见下图：
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。详细见下图：
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。除模结构施设计了可实践具创意，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. 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，在模结构施设计我们的城市中充当着不可或缺的角色：
膜结构设计中主要注意的关键点都有哪些
现在模结构施设计的住宅区是越来越漂亮模结构施设计了模结构施设计，有的小区中央有一座喷水池或者有几处水景，有的小区用鹅卵石铺成的石子路。当然，还有的小区建造了景观膜结构的建筑。用膜材料造成的建筑不仅形态万千，优美可人，膜结构在城市家具突出贡献我们是有目共睹的。不管是水景，石子路还是膜景观建筑，都是建筑工程师与企业商对更高艺术性的追求。但是任何事情都有两面性，所以这种膜建筑也有不利的。有些景观膜建筑，在上面花了很多成本，但是没有什么好的效果，这就是它不利的一面。所以我们在构建膜建筑的时候还要考虑其成本。实现建筑工程师与开发商的共赢合作。
这样才能实现可持续发展政策。那么我们在设计膜建筑的时候应该从哪些方面来考虑呢，形体设计、初始*衡形状的分析，以及荷载和裁剪的分析。只要注意这四大方面的问题，就能够将膜建筑的优点最大化。建筑*面的形状大小、三维效果的造型、空间体积的大小、坐标、结构形式都是由体形设计来确定的。所谓的初始*衡形状分析就是找一个最开始的形状。因为膜材料本身的抗压性和抗弯刚性是没有的，抗剪能力也差，所以我们只能依靠膜表层曲面的曲率变化和它的预应力来改善提高，加强它的刚性和抗压性。空间网架结构设计中应注意的问题 网架结构是以多根杆件按照一定的规律组合而成的网格状高次超静定结构。
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