【干货】四川张拉膜结构技术一览！

张拉膜帷幕是膜结构在建筑外围护结构上的应用，非传统的结构形式充满张力且富于变化的曲面形态，透明半透明膜材构成了亮堂、温馨、浪漫的空间环境。

张拉膜结构可使建筑师设计出各种张力自平衡、复杂且生动的空间形式，在一天内随光线变化，雕塑般的膜结构通过光与影可呈现出不同的形态。日出和日落时，低入射角度的光线将凸显屋顶的曲率和浮雕效果，太阳位于远地点时，膜结构的流线型边界在地面上投入弯弯曲曲的影子，利用膜材的透光性和反射性，经过设计的人工灯光也可使膜结构成为光的雕塑。

索膜建筑的灵魂——预张力

索膜结构之所以能满足大跨度自由空间的技术要点，最关键的就是其有效的空间预张力系统。索膜建筑是“预应力软壳”，是预张力使“软壳”各个部分（索、膜）在各种最不利荷载下的内力始终大于零（永远处于拉伸状态），它使“软壳”成为空间整体工作的结构媒体和建

筑外维护材料，索膜结构跨界于建筑与结构之间。

预张力在索膜建筑中的关键作用

1、使索膜建筑富有迷人的张力曲线和变幻莫测的空间。

2、使整体空间结构体系得以协同工作。

3、使体系得以覆盖大面积、大跨度的自由空间。

4、使体系得以抵抗狂风、大雪等极不利荷载状况。

5、使膜体减少磨损、延长使用寿命，成为永久建筑。

6、使索膜建筑得以顺畅排水。

7、索膜建筑成为“可上人屋面”，为检修提供便利条件。

张拉膜的特点

1、轻质

张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性，从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。

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2、透光性

透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要，尤其是对采光要求较高的商业建筑。通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间；夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑。

3、柔性

张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生永久性变形，膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应，适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。

4、雕塑感

张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感，膜面通过张力达到自平衡，负高斯膜面高低起伏具有的平衡感，使体型较大的结构，看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间，无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。

5、安全性

按照现有的各国规范和指南设计的的轻型张拉膜结构具有足够的安全性，轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳定性、由于自重较轻，即使发生意外坍塌，其危险性也较传统建筑结构小，膜结构发生撕裂时，若结构布置能保证桅杆、梁等刚性支承构件不发生坍塌，其危险性会更小。

膜材种类及其主要特性

用于膜结构中的高强度柔韧薄膜称为张拉膜材料。它是一种耐久且高强度的涂层织物，由织物和涂层复合而成，具有质地柔韧、厚度小、重量轻、透光性好的特点，还具有良好的防火、气密等特性。

常用建筑膜材根据其材料特性的分为A（PTFE）、B、C (PVC) 三类

A类：PTFE，以玻璃纤维织物为基材涂PTFE（永久膜材）而成

PTFE材料的主要特点:强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好，但价格较贵，不易折叠，对裁剪制作精度要求较高，寿命一般在30年以上，适用于永久建筑。

B类: PVC，以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成（目前较少使用）

C类 : PVC，以聚酯（涤纶）织物为基材涂PVC而成

PVC材料的主要特点:强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性、耐久防火性差，价格便宜，容易加工制作，色彩丰富，抗折叠性能好。在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层, 可以提高其抗老化和自洁能力，寿命可达到15年左右。

由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成，这种膜材透光性好、质量轻，为同等大小玻璃的1%。韧性好、抗拉强度较低、延展性大于400%，不易被撕裂。耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃，可有效利用自然光，节约能源，具有良好的声学性能，自清洁能力。

ETFE膜可单层使用，因强度较低，常与索网结合使用。也可制成气枕形，但对周边环境有较高的要求，在使用中需避免发生损坏材料而造成漏气的情况，需要注意日常维护避免产生变形。

张拉膜建筑的设计技术

膜结构的设计步骤

形态及体系设计

1、确定建筑平、立面形状尺寸。

2、三维造型、净空体量确定。

3、各控制点坐标及结构形式。

初始体形设计

1、生成形状稳定、应力分布均匀的三维平衡曲面。

2、能够抵抗各种可能的荷载工况。

3、体形设计需要一个反复修正的过程。

体形分析

张拉膜结构自身重量很轻，仅为钢结构的1/5，混凝土结构的1/40，因此膜结构对地震力有良好的适应性，而对风的作用较为敏感;此外还要考虑雪荷载和活荷载的作用，由于目前相关资料较少，因此对膜结构的设计通常采用安全系数法。

荷载态分析

通过找形得到结构的几何形状和相应的预应力分布，进行荷载态响应分析。荷载取值、风荷载的确定方法要针对索膜结构的特殊位置，主要结构构件尺寸的确定、对支承结构的有限元分析。

荷载态分析目的

检查在各种荷载组合作用下结构的刚度是否足够、膜面的应力和变形是否在许可范围内，保证膜结构的稳定并尽量避免褶皱的出现，保证膜材不会因变形过大而导致应力松弛或因应力过大而导致破坏，并保证结构在风、雪荷载作用下不会因变形或振动过大而影响结构的使用功能等等。

膜结构在方案阶段需要考虑的问题有

1、预张力的大小及张拉方式。

2、根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式。

3、考虑膜面及其固定件的形状以避免积水（雪）。

4、关键节点的设计，以避免应力集中。

5、考虑膜材的运输和吊装。

6、耐久性与防火考虑。

在膜结构设计阶段所要考虑的要点有

1、保证膜面有足够的曲率，以获得较大的刚度和美学效果。

2、细化支承结构，以充分表达透明的空间和轻巧的形状。

3、简化膜与支承结构间的连接节点，降低现场施工量。

解决主要问题

1、找形（Form-finding）或更进一步叫“形态理论”。

2、考虑膜材松弛和各向异性下的结构响应。

3、结构在风荷载作用下的动力稳定性。

4、裁剪优化。

5、膜与索及支承结构间的相互作用。

膜材料本身没有抗压和抗弯强度，抗剪强度也很弱，其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预张应力来提供。对膜结构而言，任何时候不存在无应力状态，膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡，以此为基准进行荷载分析和剪裁设计。

膜领域结构的3种形式，从结构上分可分为：骨架式膜结构、张拉式膜结构以及充气式膜结构。

骨架式膜结构

以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式,下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯,开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何大,小规模的空间。

张拉式膜结构

以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式，除了可实践具创意，创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式.。大型跨距空间也多因施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。

充气式膜结构

充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，利用气压来支撑。钢索作为辅助材,无需任何梁、柱支撑，可得到更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

荷载分析

膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜曲面的变形较大，且随着受荷载形状的改变，荷载分布也在改变。在外荷载作用下，膜应力将会在一个方向应力增加而另一个方向应力减少，这就要求施加初始张应力的程度要满足在最不利荷载作用下应力不至于减少到零，即不出现皱褶。

裁剪设计

经过找形分析而形成的膜结构通常为三维不可展空间曲面，进行二维材料的裁剪，通过张拉形成所需要的三维空间曲面，是膜结构工程中一个关，也是膜结构设计的一个独特之处。

膜片连接

可靠连续——热熔、机械压紧、穿戴索扣、接头栓接、套夹连接……

膜片与钢索的连接

避免直接受力穿过切割膜材，尽量增加均匀受力点。

膜片与钢索的连接

避免直接受力穿过切割膜材，尽量增加均匀受力点。

膜片的张力形成

弯管起拱使得坡度形成拱顶膜材，拉接受力点在旱沟内，避免泡浸。

索与索连接

应符合索网幕墙有关规定，膜本身具备弹性变形，可考虑代替弹簧构造，考虑膜和索徐变松弛后的索力调整方法。

钢索的设计和生产与索结构设计无二，柱头、柱脚的设计与钢结构设计无二。预张力施加方式以现象测量为依据，拒绝过紧或太松。

膜结构项目实施主要步骤

模型试验

张拉膜工程的试验如同幕墙四性试验，但更像风洞试验，主要验证找形、裁料和张力的均匀性，评估其长期稳定性。

索膜结构工程案件分享

索膜结构，在当下应用广泛，无论是大型公建，还是在小型装饰中，都有一定的涉及，其应用场景包括：

文化设施——展览中心、剧场、会议厅、博物馆、植物园、水族馆。

体育设施——体育场、体育馆、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆。

商业设施——商场、购物中心、酒店、餐厅、商店门头（挑檐）、商业街。

交通设施——机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊。

工业设施——工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心。

景观设施——建筑入口、标志性小品、步行街、停车场。

以上就是我司典筑为大家总结的有关四川张拉膜其特点所在，大家觉得如何呢！如还想了解更多关于膜结构的资讯，请来电联系我们，我们真诚期待与你的合作。