膜結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)表達(dá)其造型,當(dāng)將空間膜面分成膜條時,應(yīng)充分考慮膜條的邊緣線(即熱封接縫)對美觀的影響;同時,膜是正交異性材料。為了使膜結(jié)構(gòu)力學(xué)性能最佳,應(yīng)保證織物的經(jīng)緯方向盡可能與曲面上的主應(yīng)力方向一致;此外,最少的材料消耗和最短的縫線也是膜細(xì)分必須考慮的因素。
采用基于概率論的極限狀態(tài)設(shè)計方法,并采用分系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級,使用壽命,使用功能,結(jié)構(gòu)跨度,防火要求,區(qū)域自然條件和膜材料耐久性的要求來選擇膜材料。
在給定預(yù)應(yīng)力分布的形狀的情況下,預(yù)先假定膜結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力分布,然后根據(jù)合理的應(yīng)力或經(jīng)濟性原理,通過分析和計算獲得膜的初始幾何狀態(tài)。幾何邊界條件的形狀確定:預(yù)先確定膜結(jié)構(gòu)的幾何邊界條件,然后計算和分析預(yù)應(yīng)力分布和空間形狀。
應(yīng)根據(jù)特殊條件(例如負(fù)載,支撐條件,制造和加工條件以及施工條件)進(jìn)行。設(shè)計內(nèi)容包括形狀設(shè)計,載荷分析,切割設(shè)計,連接設(shè)計和支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計。
將空間膠片帶擴展為平面膠片,即將膠片帶的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的2D數(shù)據(jù),既簡單又可行。但是,如果薄膜帶本身是不可膨脹的表面,則需要將薄膜帶細(xì)分成多個單元并通過合適的方法將其展開。擴展過程是近似的。為了確保相鄰單元的協(xié)調(diào),在擴展過程中應(yīng)最小化單元的邊長變化。
形狀設(shè)計,載荷分析和切割設(shè)計應(yīng)根據(jù)施工過程進(jìn)行整合。膜材料只能承受張力,而不能承受壓力和彎矩。膜表面的最大主應(yīng)力應(yīng)小于膜材料的強度設(shè)計值。在長期載荷下,最小主應(yīng)力應(yīng)大于或等于保持其初始平衡形狀的應(yīng)力值。根據(jù)形狀和從形狀分析獲得的初始應(yīng)力分布進(jìn)行載荷分析。這是在各種載荷組合下檢查結(jié)構(gòu)的強度和剛度是否滿足預(yù)定要求的過程。
載荷分析基本上使用非線性有限元方法,即將結(jié)構(gòu)分為單元和節(jié)點,并且節(jié)點相互連接。外部負(fù)載作用在節(jié)點上,并通過建立節(jié)點的平衡方程來獲得解決方案。
在一體化設(shè)計中,應(yīng)考慮膜材料的松弛,蠕變和老化。在設(shè)計中,應(yīng)考慮更換膜材料對整個結(jié)構(gòu)的影響;當(dāng)膜材料受損時,支撐結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持其自身的強度和剛度以及穩(wěn)定性。