膜结构（Membrane Structure）

一、简介

膜结构是由多个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，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。

二、主要工程示例

我校体育场

“水立方”是北京奥运会国家游泳中心，它的膜结构是世界之最。采用双层ETFE充气膜结构，共1437块气枕，每一块都好像一个“水泡泡”，气枕可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，并且具有良好的保温隔热、消除回声，为运动员和观众提供温馨，安逸的环境。

“鸟巢”采用双层膜结构，外层用ETFE防雨雪防紫外线，内层用PTFE达到保温、防结露、隔音和光效的目的。

三、特点

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。

膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差,室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型。

其特点有：

1.建筑造型优美

膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。

具有良好的环保性、透光性、自清洁性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂层、或二氧化钛涂层，具有较好的隔热效果。

2.覆盖大跨度空间

膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重轻，加上钢索、钢结构高强度材料的采用，其受力体系简洁合理，故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。

3.防火性与抗震性

膜结构建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高温性，故能很好的满足防火要求。由于结构自重轻，又为柔性结构且有较大变形能力，故抗震性能好。

4.工期短：

膜材裁剪,拼合成型及骨架的钢结构、钢索均在工厂加工制作，现场只需组装，施工简便，故施工周期比传统建筑短。

四、设计

膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。

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。

五、体系

1.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。

2.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。

3.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。