1、二級結構專業輔導：索膜結構及其施工技術索膜構造的組成及材料特性1.1索膜構造的組成一個完整的索膜構造一般由三局部組成：1形成曲面構造的張拉膜材；2用于加強膜面的脊索和谷索，以及將膜內力傳向支承構造的邊索；3求索膜體系的支架構造。張拉膜材即作為構造材料，要能夠反抗肯定的荷載而不致引起過大變形。同時為完成作為掩蓋材料所規定的建筑功能，例如美觀、遮光、防火、耐久等等，還需滿意各種性能要求。所以，選用適宜的膜材對于索膜構造的設計建筑特別重要。加強索除其對于膜面受力方面的加強作用外，更重要的是起到了轉變建筑造型的作用。尤其是谷索和脊索的敏捷設置會給整個建筑帶來奇異的視覺效果。支架構造最常采納的是鋼構造，

2、也可采納混凝土構造，甚至在某些狀況下可以采納木構造或其他構造。支架構造除滿意將索膜體系的內力傳遞到根底這一構造要求以外，其形式可以實行變化多樣的形式，以實現不同的建筑造型效果。例如采納獨立柱或柱與拉索的組合可以供應一個獨立支點，這里的柱可以是鋼管柱、桁架柱或混凝土柱，而直梁、桁架拱或環梁可以供應一系列連續支點。通過索膜構造三局部的不同組合、變化，可以形成形式多樣、不拘一格、令人耳目一新的索膜構造。對索膜構造來說，由于這種構造自重輕，荷載低、用材經濟，構造上的要求一般是簡單滿意的，而形式上的不斷創新是索膜構造這一構造體系的靈魂，這也正是它越來越為更多的人所重視的緣由所在。1.2索膜構造的材料和性

3、能索是受拉單元的統稱。索的核心分為有機纖維和金屬兩類。一般工程用索為全鋼索，典型的有：高強鋼棒、索心索、股鋼核心索等工程構造用索的柔性要求不高，所以鋼索一般采納較粗的線材制造。鋼索的彈性模量一般在147KN/mm2170 KN/mm2，線膨脹系數一般在3.9X10-6mm/mm*C。構造用索的另一個重要參數是索的密實系數。密實系數是指索中線股總面積和索直徑所對應圓面積的比值。密實系數越大，索的抗拉極限荷載越大。試驗說明，張緊索在工作應力。0.55oe oe為比例極限的范圍內可認為具有恒定的彈性模量，即索是線彈性體。另外，動力荷載引起的振動效應相對于靜荷載而言對索的工作性能更不利，由于振動會使索

4、產生反復加卸載從而引起松弛。從這個觀點動身，應盡量使工程構造中的索具有較高的工作應力。設計中綜合考慮索的疲憊、松弛等效應，一般取安全系數為5.在這個范圍內，依據試驗結果，索被認為是線彈性體，并且具有不低于200萬次的疲憊壽命。膜構造采納的薄膜材料，大多采納涂層織物薄膜，分為兩局部，內部為基材織物，主要打算膜材的力學性質，供應材料的抗拉強度、抗撕裂強度等。外層為涂層，主要解決膜材的物理性質，供應材料的耐火性及防水、自治性等，常用的膜材一般為聚酯織物涂敷聚氯乙烯涂層膜材、玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層或有機硅樹脂涂層膜材等。膜材的抗拉強度、粘結強度與抗撕裂強度之間有很大的相關性。基布編織嚴密的膜材

5、有很高的抗拉強度，但抗撕裂強度相應較低，這是由于其很高的彈性模量及基布與涂層間的粘結強度較大的原因。高的彈性模量限制了基布的拉伸、延展，而粘結作用又阻擋了基布和涂層間的滑移，進一步限制了膜材的拉伸延展，這種特性使高抗拉強度膜材實際可用的抗拉強度大大降低，由于在實際工程中，膜材的破壞主要是抗撕裂強度缺乏引起的撕裂破壞。膜材的疲憊強度比抗拉強度小得多，接縫的強度通常比材料強度小，且由于紫外線的照耀會老化、變質，因此需對膜材在外部氣候條件下進展性能試驗，進展長期觀測。從經濟的角度看，膜材的耐久性還是令人滿足的。微小的損傷可以修補，除稍加清洗改善透光度外，不需其他的養護和修理。索膜構造特點和施工技術2

6、.1索膜構造的特點索膜材料均不具有抗彎力量，其上全部的點在分析模型中只具有三個自由度。這一特點實際可將索膜體系簡化為長度任意轉變的空間鏈桿體系，或將膜簡化為可自由拉伸和轉動的三節點或更多節點有限元組成的空間網格。要使索、膜材料具有反抗外荷載的力量，必需預先對其施加張拉力，以增加剛度、減小變形。由于索膜構造內的張拉力呈較為簡單的空間分布，因此所施加張拉力的大小一般需要通過計算機找形來確定。施加預張力后的索膜體系在承受外荷載之前的初始外形需要通過找形這一步驟確定。在對索膜體系進展設計分析時，首先要給定構造的邊界條件。而構造頂張拉后在空間上確實定幾何外形還無法預知。如何確定在給定邊界條件下索膜構造的

7、空間幾何外形及與之相應的預張力分布就是找形所要解決的問題。索膜材料只可受拉，不能受壓，受壓或拉力為零實際上將導致膜材消失故相，而索將屈曲變形，同時失去承載力量；風荷對作用于索膜構造所引起的水平力和上拔力對支架構造及其根底的設計有很大影響。為反抗水平力和上拔力，斜拉穩定索成為支架構造中的常用構件。根底采納抗拔錨錠。假如采納獨立柱的形式，則將成為受彎構件，其根底假設仍采納獨立根底，則可能存在很大的偏心距，設計時必需進展特別處理，在大型構造中經常采納閉合水平構件如環梁或環索的形式來擔當水平力。2.2索膜構造的剪裁和連接技術膜材像服裝一樣需裁剪，再縫合、膠接或焊接。在歐洲市場上制成的商業半成品薄膜或涂

8、層薄膜材料的門幅寬度通常是150cm,也有120cm, 140cm,160cm或200cm的膜材。目前對標準形體的膜構造的裁剪式樣，可以用程序掌握標繪器來完成，用計算機操縱自動樣片切割機進展裁剪，節約了制圖步驟。但是，對于多種多樣的膜構造，要依據詳細的幾何外形確定與之相適應的裁剪式樣，盡可能地簡潔、經濟。有時幾何外形不同的單片膜材接合在一起，消失多向薄膜拉力，很簡單消失皺折，這時需制作尺寸準確的模型來估量薄膜拉力并確定裁剪方案。依據所采納的連接方式，膜材兩邊需重疊2cm4cm.裁剪方式的選擇應遵循以下規章：1單片外形規章、面積大的裁剪式樣比小而不規章的裁剪式樣好，接縫清楚、美觀；2接縫長度要盡量短，以削減鋪張；3對于無法避開的重疊接縫，應盡量使最少的接續集中于一個地方；4由于接縫處的強度比膜材強度低，所以沿主應力方向的接縫比同其垂直方向的接縫要經濟；5沿薄膜外表最陡方向的接縫使雨、雪易于滑落，保持外表的枯燥，防止消失由于大的雪載引起陷落。膜構造的連接包括膜節點、膜邊界、膜角點、膜脊和膜谷。膜節點指膜裁剪片之間的連接，膜邊界是指膜材與支承構造之間的連接、膜角點是指膜邊界交匯的點，膜脊、膜谷是指支承構造和最低處膜的連接。結語索膜構造是一種柔性構造，其材料性能、強度性能不同