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    張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計核心是什么

    來源：baoleizixun.cn 發(fā)布時間：2021/8/27 15:01:58
    張拉膜結(jié)構(gòu)建筑的形狀由張力平衡條件決定，從這個角度而言，它符合自然界中的結(jié)構(gòu)原理，是一種自然結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)的外形遵循壓力的傳遞路徑，從而在很大程度上可以避免彎曲內(nèi)力的產(chǎn)生。本期帶大家了解張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計核心是什么。
    張拉膜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計核心在于控制結(jié)構(gòu)的邊界條件以及支承結(jié)構(gòu)的幾何形狀，從而找到滿足設(shè)計要求的膜面形態(tài)。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比，張拉膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計是一個多專 業(yè)間的相互協(xié)調(diào)過程。為了得到滿足功能要求的最簡約設(shè)計，建筑師必須要與其他工程師緊密合作。
    輕型張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)科始于20世紀(jì)50年代Frei Otto的皂膜試驗。自適應(yīng)找形是他創(chuàng)建的新設(shè)計學(xué)派的基本概念。他提出的“極小曲面”理論開創(chuàng)了現(xiàn)代張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的先河。基于這種理論，對于特定邊界條件得到的膜結(jié)構(gòu)表面積小，從而耗能最少。這類張拉膜建筑的主要結(jié)構(gòu)特點是預(yù)應(yīng)力在整個結(jié)構(gòu)中均勻分布。
    以極小曲面為目標(biāo)的自適應(yīng)找形是輕利薄膜建筑的基礎(chǔ)。
    平面邊界內(nèi)的極小曲面是平面。然而只要膜表面或邊界上有一點不在這個平面內(nèi)，得到的極小曲面上的每一點都會具有雙曲率。
    雙曲面可以是正高斯曲率的(比如充氣式結(jié)構(gòu))，也可是負高斯曲率的(比如預(yù)應(yīng)力張拉膜結(jié)構(gòu))。負高斯曲面的正、負曲率半徑之和為零。
    當(dāng)負高斯膜面為折減面(reducedsurfaces)時，膜材用量最少。由于結(jié)構(gòu)性能的高效性，膜結(jié)構(gòu)可以通過膜面形狀的大變形來重新分布局部集中荷載，而不會使該區(qū)域的膜面應(yīng)力顯著增加。這些特性使膜結(jié)構(gòu)成為輕型結(jié)構(gòu)，即它在具有多變造型的同時，既能夠有效地承載又可保持外觀簡潔。這是張拉膜結(jié)構(gòu)建筑常常被認為具有震撼力美感的原因之一。
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