脊谷式单元张拉膜结构形态构造技巧

 1、单元构成

    整体膜结构建筑在构造上可分为膜布、张拉构件以及维护结构。从张拉构件与膜布的关系来讨论，膜结构车棚若构件从内部对膜布进行支撑，外观表现以膜布形态为主，如沙特法何德球场屋顶；若构件通过拉索从外部对膜布进行张拉，形成张拉构件、拉索与膜布的重叠，呈现多层次的构成形态特征，如悉尼奥林匹克体育场方案的雨蓬。从张拉构件与维护构件的关系来讨论，若张拉结构支撑于侧围护墙体，形成膜布、支柱以及墙体相互依附的形态，使单元造型缺乏变化，形体、空间趋于静态；若两者趋于分离，支柱通过拉索保持自身稳定，形成维护结构、支柱、膜布彼此分离或交叉，形体、空间趋于动感。如慕尼黑奥运会体育场的屋顶，支柱与看台彼此分离，构件组合更趋于灵活，膜体犹如飘浮于空中，创造出强烈的飘浮感与运动感。

    2、单元排列

    张拉结构单元通常为平行排列。当单元的张拉方向与空间的轴线方向产生旋转时，单 元的跨度得以延长，膜布的曲线增加，同时避免了端部视角所形成的单元间彼此的遮挡，使膜结构的造型特点充分展示出来。    对于拱支撑式张拉膜穹顶，其张拉结构包括主拱与附拱，主拱起结构支撑作用，附拱起整体联系作用。这种张拉结构通常的做法为膜布在主拱间张拉，单元的排列随主拱平行排列，由中央向两侧主拱高度依次降低。形态变化的关键在于附拱排列方式与膜布张拉方式的改变。

针对框架结构建筑的优缺点浅析

   框架结构建筑是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配而成。

    框架建筑的主要优点：

    框架建筑的主要优点是空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；同时具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。

    框架结构体系的缺点为：

    1、框架节点应力集中显著

    2、框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；

    3、对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理。

    4、钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大。

针对基于ansys的膜结构分析方法

  基于ansys的膜结构分析方法,包括基于ansys的找形分析方法和荷载分析方法，具体内容如下： 

    一、介绍了用ansys找形的基本原理和步骤。基于弹性力学关于温度应力的计算 理论，改进了目前在ansys找形中所使用的膜预张力和变温值的换算公式，通过一算 例比较了采用两种不换算公式进行找形得到的结果，得到的结论是：如采用本文建议的 换算公式进行找形，则可代入膜材的真实泊松比计算，找形得到的膜应力与预想的相差 不大，而采用以往的换算公式进行找形则只有当泊松比为零时才能得到预想的膜应力， 因此为了考虑膜材泊松比的影响，应采用本文建议的换算公式找形。 

    二、分析了目前索预拉力施加方法的不足，提出了新的索预拉力施加方法。通过一 算例进行下述两组讨论： 

    1、比较了用两种不同的索预拉力施加方法进行找形得到的结果，发现当弹模折减 系数相同时，采用这两种不同方法找形得到的结果相差不大，但由于ansys对初始应变 的限制，当弹模折减系数较小时用设置初始应变施加索预拉力的方法将无法进行，而本 文建议的方法则不受此影响。 

    2、比较了当弹模折减系数不同时，采用本文建议的索预拉力施加方法进行找形得 到的结果，发现随着弹模折减系数的减小，索预拉力与预想值的误差越来越小，因此为 了得到比较准确的索预拉力，应采用本文建议的方法。 

    三、简单介绍了膜结构计算需要考虑的荷载组合和在ansys中恒荷载、活荷载和 雪荷载的施加方法。以一算例为例比较在竖向均布荷载作用下是膜的泊松比对荷载分析 结果的影响，发现如不考虑膜材泊松比，则膜应力，索应力，节点位移都将产生误差。