13索膜结构技术(1)
索膜结构组成、特点
大家听说过索膜结构吗？其实从严格意义上来说，索膜结构就是我们平时所说的张拉膜结构，也是膜结构的常见形式之一，外表轻巧、美观、柔美，寿命也很长，很受人青睐。
要说一个完整的索膜结构需由膜材、索结构、支架结构三部分组成，缺一不可。
其实索膜结构有很多我们不了解的好处，今天我们就来详细了解一下。
（索膜结构-图例）【索膜结构介绍】大家对索膜结构了解多少呢？它也被称为张拉膜结构，是膜结构三种常见形式之一，其以膜材、钢结构支柱、拉索等共同作用，使膜面形成一定的张力从而形成承受外载荷的某种稳定的空间结构，与骨架式、充气式结构相比索膜结构是很能体现膜结构精髓的形式，由于其强度决定于受拉构件的承载能力而不是结构的稳定性，所以能够充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自重轻的特点，更加适合于大跨度结构中。
其造型也更加的灵活、轻巧、柔美，对于索膜结构来说不需要多余的支撑体系也不需要多余的装饰，其结构本身就是一种艺术造型。
所以索膜结构非常适合用在标志性建筑上，如体育场馆、商场、交通设施、娱乐设施、文化景观设施等，不仅如此因为造型感强、制作简单、安装便捷、节能环保、安全性好所以索膜结构现在应用范围非常广泛。
【索膜结构组成】一个完整的索膜结构一般由三部分组成：膜材、索结构、支架结构，下面我们简单说下这三部分。
1.形成曲面结构的张拉膜材，膜材作为结构材料，要能够抵抗一定的载荷而不致引起过大变形，同时作为结构中的覆盖材料，需要满足一定的建筑功能，如遮蔽、防火、耐久等，常用的为PVC/PVDF 膜材。
2.用于加强膜面的脊索、谷索以及将膜内力传向支撑结构的边索，索结构除了对膜面受力方面有加强作用，更重要的是它们起到了改变建筑造型的作用，尤其是脊索和谷索的灵活设置可能对整个建筑带来奇妙的视觉效果。
3.索膜结构体系中的支架结构，支架结构中常用的是钢结构，也可以采用混凝土结构，一些情况下甚至可以使用木结构或其他结构，支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一要求外，其构造形式也直接影响了索膜结构的整体造型。
2013年一级建造师《建筑工程》考试真题及答案
2013年一级建造师《建筑工程》考试真题及答案一、单项选择题（共20分，每题1分）1、房屋建筑筒中筒结构的内筒，一般由（D）组成。
A、电梯间和设备间B、楼梯间和卫生间C、设备间和卫生间D、电梯间和楼梯间解析：P17筒体结构：内筒一般由电梯间、楼梯间组成。
联系人*小张电话152*0085*1060 秋秋188*7272*192、下列混凝土拌合物性能中，不属于和易性含义的是（C）A、流动性B、黏聚性C、耐久性D、保水性解析：P53混凝土的技术性能：和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、黏聚性、保水性。
3、楼盖和屋盖采用钢筋混凝土结构，而墙和柱采用砌体结构建造的房屋属于（A）A、混合结构B、框架结构C、剪力墙D、桁架结构解析：P15混合结构体系：混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构，而墙和柱采用砌体结构建造的房屋。
4、下列装修材料中，属于功能材料的是（C）.A、壁纸B、木龙骨C、防水涂料D、水泥解析：P84建筑功能材料：包括防水卷材、防水涂料、建筑密封材料、堵漏灌桨材料5、房间进行涂饰装修，必须使用耐水腻子的是（C）A、起居室B、餐厅C、卫生间D、书房解析：P41涂饰工程：厨房、卫生间、地下室墙面必须使用耐水腻子6、配制厚大体积的普通混凝土不宜选用（D）水泥A、矿渣B、粉煤灰C、复合D、硅酸盐解析：P45表格7、天然大理石饰面板材不宜用于室内（B）一A、墙面B、大堂地面C、柱面D、服务台面解析：P61天然大理石应用：一般用于宾馆、展览馆、剧院、商场、图书馆、机场、车站、办公楼、住宅等工程的室内墙面、柱面、服务台、栏板、电梯间门口等部位。
由于其耐磨性相对较差，虽也可用于室内地面，但不宜用于人流较多场所的地面。
8、基坑验槽中遇持力层明显不均匀时，应在基坑底普遍进行（C）A、观察B、钎探C、轻型动力触探D、静载试验解析：P107轻型动力触探：遇到下列情况之一时，应在基坑底普遍进行轻型动力触探：1.持力层明显不均匀；2.浅部有软弱下卧层；3.有浅埋的坑穴、古墓、古井等，直接观察难以发现时；4.勘察报告或设计文件规定应进行轻型动力触探时。
索膜结构施工要点_索膜结构性能特点
索膜结构施工要点_索膜结构性能特点索膜结构兴起于20世纪60年代,直到21世纪才逐步引入中国并被广泛应用于体育馆、展览中心、步行街等文体商业设施，索膜结构的施工可以交由专业的膜结构公司去全程把脉，作为业主们要能了解一些基础的膜结构施工要点也是能对施工过程起到一个很好的监督作用，，本文就针对索膜结构的施工要点和性能特点给大家做个介绍，以便您对索膜结构有个了解，下面就跟随致彩膜结构公司的小编一起看看吧。
【索膜结构施工要点】一、支承结构，应事先确定好具体的安装步骤及安全技术规范，检查相应钢材有无锈迹、腐蚀，索跟锚具的接触面是否有异常。
二、膜面，膜面要求无积水、无腐蚀、无颜色异常，各节点固定要结实。
三、膜材设计及安装，膜材设计是索膜结构施工前准备工作中的重中之重，应要求相关的设计人员量好膜材相应的尺寸，把控好每个控制点的未来装置误差，要对膜材出厂时的各类质量保证相关文件、数据进行检验，检查膜材表明是否有磨损，装置时要密切注意气候的变化，避免膜材发生抖动的假象。
【索膜结构性能特点】一，自然光的灵活转换，透光是所有膜结构建筑都共有的性能，我们还可以采用人工干预的方式控制自然光的照射，满足了对于建筑内光亮在不同时间段有着不同要求的业主们。
二，索膜结构的自重非常小，这是因为它是依靠预应力形态来保持整体结构的稳定性，使得其自重要比传统的建筑结构小多了。
三，可灵活移动及多次重复使用，由于索膜结构的自重很小，组装快速，多次重复使用，经济又环保。
四，环境适应性强，索膜结构能够通过改变自身的形式来适应不同的空间布局及其天气变化。
五，安全可靠，依据行业规范设计出来的索膜结构都具有足够的安全性，即使坍塌，危险性也会很小。
【索膜结构基本介绍】目前膜结构找形分析的方法主要有动力松驰法、力密度法以及有限单元法等。
荷载分析既是分析结构在各种荷载工况下的响应。
而另一个目的是确定索、膜中初始预张力。
在外荷载作用下膜中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不利荷载作用下应力不致减少到零，即不出现皱褶。
网架和索膜结构施工技术教材解读
网架和索膜结构施工技术教材解读一、网架1．网架的安装方法及适用范围(1)高空散装法：适用于螺栓连接节点的各种类型网架，并宜采用少支架的悬挑施工方法。
(2)分条或分块安装法：适用于分割后刚度和受力状况改变较小的网架。
分条或分块的大小应根据起重能力而定。
(3)高空滑移法：适用于正放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交正放四角锥等网架。
滑移时滑移单元应保证成为几何不变体系。
(4)整体吊装法：适用于各种类型的网架，吊装时可在高空平移或旋转就位。
(5)整体提升法：适用于周边支承及多点支承网架，可用升板机、液压千斤顶等小型机具进行施工。
(6)整体顶升法：适用于支点较少的多点支承网架。
(7)采用吊装或提升、顶升的安装方法时，其吊点的位置和数量的选择，应考虑下列因素：1)宜与网架结构使用时的受力状况相接近；2)吊点的最大反力不应大于起重设备的负荷能力；3)各起重设备的负荷宜接近。
2．高空散装法要点(1)高空散装法是指小拼单元或散件(单根杆件及单个节点)直接在没计位置进行总拼的方法。
(2)根据测量控制网对基础轴线、标高或柱顶轴线、标高进行技术复核。
(3)当全支架拼装网架时，支架顶部常用木板或竹脚手板满铺，作为操作平台。
这类铺板易燃，故如为焊接连接的网架，全部焊接工作均在此高空平台上完成，必须注意防火。
(4)悬挑法拼装网架时，需要预先制作好小拼单元，再用起重机将小拼单元吊至设计标高就位拼装。
悬挑法拼装网架可以少搭支架，节省材料。
但悬挑部分的网架必须具有足够的刚度，而且几何不变。
(5)螺栓球节点各种类型网架结构可采用此方法安装，焊接空心球节点网架也可采用此方法安装。
(6)高空散装法脚手架用量大，高空作业多，工期较长，需占建筑物场内用地，且技术上有一定难度。
3．分条或分块安装法要点(1)承重支架除用扣件式钢管脚手架外，因为分条或分块安装法所用的承重支架是局部而不是满堂的脚手架，所以也可以用塔式起重机的标准节或其他桥架、预制架。
建材ch13(膜)
常用膜材性能对比
膜材类别 基材 涂层 面层
质 量 保 证 期 (年)
预 计 使 用 年 限 (年)
反透 射光 率率 %%
自 洁 性
耐 火 性
价 格 比
聚氟乙烯 10-15 聚氯乙 PVF
1520
75-85 6-13
良
良 100
聚酯
烯
聚偏二氟
PVC
乙烯
PVDF
10-12
1520
75-85 6-13
较好
游牧民族用立柱、短桩、绳索及软毛毯构成的传统帐篷，具 有重量轻、方便易得、可折叠运输以及建造快捷等特点，这 可以说是膜结构的雏形
1917年，英国的罗彻斯特提出用鼓风机吹胀膜布作为野战医 院的设想，并申请了专利，但当时没有实际工程……日本是 个多地震的国家，1970年举办大阪万国博览会时，各国建筑 师与工程师便纷纷选择了膜结构这种自重轻、抗震性能好、 施工速度快且形态且形态各异的结构形式作为临时展馆
4
建筑材料与施工 Faculty of Civil Engineering and Geosciences
膜结构和传统结构有什么不同？
●概念 不是临时性的帐篷，而是永久性结构
● 材料 采用特轻的新型复合材料，施以预张力 ● 支承 可以用索杆、骨架或空气支承
●形状 在施工过程中逐步形成，要经过初始形 态、荷载效应、裁剪等分析步骤。
FR900 德Mehler FR1000 2020年5月27日7时20F分R1400
聚酯
PVC
建筑材料与施工 Faculty of Civil Engineering and Geosciences
PVDF
0.8 1.0 1.2
815 g/m2 950 g/m2 1090 g/m2
3d3s膜结构手册
由于 3D3S 坐标系统没有直接显示，而是依靠 ACAD 的坐标，所以对于 3D3S 的坐标系统，使用者应该有一个比较清楚 的了解，这样在输入荷载方向、K 节点坐标定义、约束方向等时不会出错。
2、如果出现的图标为小笑脸或者软件截面表丢失，那么可以重新使用 MENU 命令，在 3D3S 安装目录下装载 MNS 菜单 文件（在 3D3S 安装目录下会有 MNS，MNC，MNR 三类菜单文件，如果菜单、图标或截面库出现异常，MNC 和 MNR 明
一、使用环境及安装步骤 3D3S v9.0 在 AutoCAD2004、2005、2006 环境下运行,操作系统为 WIN9X，WIN2000，WINXP； 安装步骤：
1、双击光驱中的授权单位名称目录下的 setup 应用程序图标，屏幕弹出欢迎框（如果以前安装过同版本的 3D3S 软件， 会先提示卸载）； 2、单击 next 按钮，屏幕弹出安装目标目录对话框，在对话框中按 browse 按钮选择安装目录， 3D3S9.0 可以安装在任何 目录下； 3、安装程序执行文件复制； 4、FINISH 表示安装成功，不必重新启动电脑，直接可以使用 3D3S（双击 3D3S9.0 图标）； 5、第一次使用 3D3S 时，如果没有出现 3D3S 菜单，则使用 MENU 命令人工调用 3D3S 菜单（ACAD 使用的是上次正常退出时 的菜单）； Command: menu 选择 3D3S 安装目录下的 3D3S_空间任意结构设计菜单.mnc 需要切换回 ACAD2000 的菜单可以直接使用 3D3S 的菜单切换或仍旧使用 MENU 命令，选取 ACAD\SUPPORT 下 ACAD.MNC； 二、软件锁使用说明
同济大学 3D3S 研发组 上海同磊土木工程技术有限公司 电话：021－65981466 传真：021—65985557 电子邮件：tj3d3s@, zqlyqk@ 网址：
12、考试：索与膜结构
“搭设支承体系、安装钢结构构件和被拉索”指形成索结构的（）A. 保护状态\考试：索与膜结构•1【单选】“搭设支承体系、安装钢结构构件和被拉索”指形成索结构的（）• A. 保护状态• B. 零状态• C. 初始状态• D. 工作状态• A• B• C• D•正确答案：B2【单选】“几何待定索网体系”初始状态找形分析，使用专业软件中的（）• A. 力密度法• B. 撤杆加力法• C. 通用有限元软件• D. 矩阵分析法• A• C• D•正确答案：A3【单选】试验膜结构材料单轴拉伸性能的温度宜在（）• A. 22±1℃• B. 23±1℃• C. 24±1℃• D. 25±1℃• A• B• C• D•正确答案：C4【多选】膜的材料分为（）• A. 涂层模材• B. 膜片类• C. 主动索• D. 被动索• B• C• D•正确答案：A B5【多选】在膜结构找形分析中，常用的数值分析法有（）• A. 非线性分析法• B. 力密度法• C. 动力松弛法• D. 有限单元法• A• B• C• D•正确答案：B C D6【多选】膜结构裁剪线的确定方法有（）• A. 近似展开方法• B. 初始热应力法• C. 测地线方法• D. 切面相交线方法• A• B• C• D•正确答案：C D7【判断】钢丝绳索体由单股高强度钢丝或钢绞线按平行或半平行方式扭绞而成（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误8【判断】索结构设计时，应根据具体的结构体系和施工安装情况选择合适的位移作为结构正常极限状态验算标（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确9【判断】拉索的抗力分项系数，通常取2.0（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确10【判断】“索杆体系”的内力分布应满足平衡条件和“梁”单元变形协调的条件（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误。
3D3S索结构的应用
63D3S 软件园地Building StructureWe learn we go3D3S 索结构的应用上海同磊土木工程技术公司3D3S 研发组工程概述：该结构体系中，顶部是一直径为196m索结构，由30等分的径向索以及径向索周边的环向联系索组成。
结构的中部有一钢管结构的主柱，周边有30根边柱，联系着径向索。
该结构是通过周边一圈背索施加预应力，从而使得结构体系成立。
该结构的主柱、边柱以及索与基础结构的连接形式均为铰接连接，结构中所有的边柱和主柱采用钢管（材质为Q235）。
图1 总体结构模型荷载信息：1）结构构件自重：由计算软件自动考虑； 2）恒荷载： 0.03kN /㎡。
3）活荷载： 0.1kN/m 2设计思路：1、 建立模型：根据实际几何形状建立模型，添加杆件截面，柱子定义为“热轧无缝钢管与电焊钢管”索定义为“圆钢及索”，定义材料特性。
拉索的抗拉设计值参照上海市地方规程《建筑结构用索应用技术规程》按下式选取：tkt RN N γ=这里t N 为钢拉索的抗拉设计值；tk N 为现行国家标准规定的最小整索破断拉力值；R γ为拉索抗力分项系数，取2.0。
表4-2 缆索金属断面积与力学性能钢索直径(mm)金属断面积(mm2)最小破断拉力(kN)弹性模量(105MPa)70.6 3201 53451.6702、 施加杆件导荷载：图2 导荷载面分布情况图（顶面均匀布置荷载）4，结构计算：1）初始状态下索的内力在背索上施加初始预张力50kN的情况下，计算所得的初始状态下所有索的内力(单位kN)分布如图3 所示：图3 初始状态下索的内力分布情况7Building Structure3D3SWe learn we go由上图可知，在初始状态下对径向下索施加50KN 的预应力后，各个索的内力范围在3—58KN 以内。
初始状态下体系的位移图4 初始态位移图（黑点表示最大位移所在节点 单位mm)在预应力和结构的自重作用下，结构体系的水平向（即Z 向）位移如图5所示：图5 初始态Z 向位移图(mm)在预应力和结构的自重作用下，结构体系的水平向（即X 向）位移如图6所示：图6 初始态X 向位移图(mm)在预应力和结构的自重作用下，结构体系的水平向（即Y 向）位移如图7所示：图7 初始态Y 向位移图(mm)工作状态下挠度计算挠度位移图① 结构在组合1情况下的位移由软件的非线性分析可以知道，结构在组合1的情况下的位移是最大的，其在正常使用情况下的位移如下图所示：图8 组合1情况下Z 向位移图(mm)② 结构在组合2情况下的位移图9 组合2情况下Z 向位移图(mm)83D3S 软件园地Building StructureWe learn we go挠度控制验算（1）结构最大竖向位移结构达到最大向下位移时，结构的最大相对位移应满足规程要求。
土木工程课件： 索-膜结构建筑
1970年大皈万国博览会上的美国馆采用了气承式膜结构，首次使用聚氯 乙烯（PVC）为涂层的纤维织物，受到广泛注意，其准椭圆平面的轴线 尺寸达140m×83.5m，被认为是第一个现代意义的大跨度膜结构。
日本东京后乐园棒球场是日本最大的室内体育场，56000个座位，地下2层， 地上6层，屋盖是钢索与气承漠组成的索－膜结构。屋盖直径201m，用双 层聚四氟乙烯玻璃纤维布制成，外膜厚0.8mm．内膜厚0.35mm．薄膜是用 28根直径为80mm、间距为8.5m双向正交配置的钢索支撑。屋顶总重406t， 面积28000m2，平均每平方米重12.5kg．是日本最轻的屋顶。
德国柏林索尼中心索－膜结构来自筑索－膜结构是用薄膜材料和钢索共同形成的结构型式。
气承式索－膜结构——在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气压差来承 受荷载，并与钢索共同形成结构；
张拉式索－膜结构——将薄膜与索张紧在刚性或柔性的边缘构件上（也 可能悬挂或支承在若干独立支点上），通过张拉建立预应力．获得确定 的形状。
薄膜材料主要有玻璃纤维布、塑料薄膜、金属编织物等，其中用得最多 的是玻璃纤维布，其表面可涂聚四氟乙烯等类涂料，以增加耐久性和防 火性。薄膜材料之间可用熔接、粘接或缝合等3种方法连接。
充气结构亦称充气薄膜结构，是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼
龙布罩内部充气形成一定的形状。日本东京后乐园的空气薄 膜结构棒球场，跨度201m，高度56.19m，
英国伦敦的千年穹顶
美国亚特兰大奥运会馆，圆顶为世界最大的的索支织物（fabric） 屋面， 70500个座位，天井高86m，覆盖面积34800m2。体育场呈 240m×192m长圆形。1996年建成。
第六章索膜结构
z
— qz与梁的关系方程
M
—
qz
索
H
d2z dx 2
qz
0
梁
d 2M dx 2
qz
0
zM H
对于（b）图有索曲线方程
z M x简 c x
Hl
3. 索长计算
ds dx2 dz2 dx 1 dz 2
dx
B
l
s ds
1 dz 2 dx
A
0
dx
由f x f 0
f n 0xn有
稳定索可以抵抗风吸力的作用，同时，相反曲 率的稳定索和相应的索杆能对体系施加预应力，使 每对索均保持足够大的张紧力，提高了整个结构的 稳定性与刚度。
承重索的垂跨比：1/20～1/15；稳定索的矢跨比 1/25～1/20。
➢双层单向布置
索桁架的一般形式 索桁架的平面布置与交错布置
➢双层辐射式布置
凸形布置
第一节 悬索结构的形式与选型
悬索结构是以只能受拉的索作为基本承重构件， 并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。 一．结构特点
➢受力合理，材料强度利用效率高； ➢结构重量轻，适作各式大跨建筑；
➢施工方便，不需要大型起重设备； ➢边缘构件或支承构件受力较大，且其刚度对 结构受力影响较大； ➢属于柔性结构，受力时大变位、小应变，计算 复杂。
系，其平衡形状随荷载分布方式而变。在恒载作用下 呈悬链线形式，在不对称荷载或局部荷载作用下产生 大的位移（机构性位移）。索的张紧程度与索的稳定 性（抵抗机构位移的能力）成正比。
单层悬索结构的抗风能力差，在风吸力作用下悬 索内的拉力下降，稳定性进一步降低。
垂跨比的影响：垂跨比大，稳定性和刚度大，索拉
索系支承式膜结构
索系支承式膜结构
索系支承式膜结构是一种采用索材对薄膜进行支撑的结构。
这种结构以高强度的索材
作为骨架支撑，再通过拉力对薄膜进行拉伸，形成一个稳定的空间形体。
索系支承式膜结构具有轻巧、透明、灵活可变等特点，广泛应用于体育场馆、展览馆、会议中心等场所。
它能够提供大跨度的覆盖面积，有效利用空间，并具备良好的透光性和
美观性。
该结构的设计和制造过程需要经过严格的计算和模拟分析，确保材料的强度和稳定性。
索材的选择和布置需要考虑到很多因素，如荷载、环境条件和使用寿命等。
薄膜的选材和
施工工艺也是关键因素，需要根据具体需求选用合适的材料，并保证施工质量。
索系支承式膜结构在建筑领域中有着重要的应用价值。
它以其独特的造型和先进的技术，为人们创造了一个轻盈、通透的空间环境，使人们可以近距离地与自然环境接触，同
时也为人们提供了舒适、安全的活动场所。
索系支承式膜结构是一种创新的建筑形式，它能够实现大跨度覆盖、轻巧灵活，并具
备良好的透光性和美观性。
相信在未来，它会在建筑设计中发挥越来越重要的作用。
索膜结构及其施工技术
索膜结构及其施工技术索膜结构及其施工技术作者：王世江索膜结构是目前发展很快的一种新型空间结构，是一种效率极高的张力集成体系，可以充分发挥钢索的强度与张拉整体结构的空间作用。
张拉膜结构是索膜结构中最常见的一种形式，是索膜建筑的代表和精华，它通过钢索与膜材共同受力形式稳定曲面来覆盖建筑空间，具有高度的形体可塑性和结构灵活性，即通过对膜材内部施加一定的预张力，使其具备了抵抗外荷载能力，从而充当结构材料的一种结构体系。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能，形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构，并且施工简单、快捷，成本低，在国内外已经被广泛应用于商业建筑、体育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域。
1索膜结构的组成及材料特性1.1索膜结构的组成一个完整的索膜结构一般由三部分组成：1）形成曲面结构的张拉膜材；2）用于加强膜面的脊索和谷索，以及将膜内力传向支承结构的边索；3）求索膜体系的支架结构。
张拉膜材即作为结构材料，要能够抵抗一定的荷载而不致引起过大变形。
同时为完成作为覆盖材料所规定的建筑功能，例如美观、遮光、防火、耐久等等，还需满足各种性能要求。
所以，选用合适的膜材对于索膜结构的设计建造非常重要。
加强索除其对于膜面受力方面的加强作用外，更重要的是起到了改变建筑造型的作用。
尤其是谷索和脊索的灵活设置会给整个建筑带来奇妙的视觉效果。
支架结构最常采用的是钢结构，也可采用混凝土结构，甚至在某些情况下可以采用木结构或其他结构。
支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一结构要求以外，其形式可以采取变化多样的形式，以实现不同的建筑造型效果。
例如采用独立柱或柱与拉索的组合可以提供一个独立支点，这里的柱可以是钢管柱、桁架柱或混凝土柱，而直梁、桁架拱或环梁可以提供一系列连续支点。
通过索膜结构三部分的不同组合、变化，可以形成形式多样、不拘一格、令人耳目一新的索膜结构。
对索膜结构来说，因为这种结构自重轻，荷载低、用材经济，结构上的要求一般是容易满足的，而形式上的不断创新是索膜结构这一结构体系的灵魂，这也正是它越来越为更多的人所重视的原因所在。
索膜结构介绍
骨架式膜结构
张拉式膜结构
充气式膜结构
概念：利用充气方式使膜面内外产生 压力差，从而保持稳定的膜面形态的 膜结构。
结构体系
• 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，结构示意图见下图：
索膜结构材料特性
• 膜材是一种强度高、柔韧性好的薄膜材料，有纤 维编制成织物基层。在基层两面外涂树脂涂抹层 加工而成。基层是受力构件，起到承受和传递荷 载的作用。树脂涂层起到密实、保护基层和防火 防潮、透光、隔热的作用。 • 膜材类型： PTFE膜材、PVC膜材、 ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）
膜结构的施工安装过程
1、在基础工程或主体结构施工完成后，进行膜支承结构的安装， 并完成局部补油漆、 进行防火处理等； 2、测量支承结构及连接节点的几何并与设计值比较，对找形结果 进行必要的修正；按修正后的形状进行裁剪设计，加工制作膜面； 如膜面先于支承结构完工已开始制作，应通过 其他方案如更换连 接件等规格等来纠正偏差； 3、将加工好的膜成品按施工组织设计的要求折叠、包装，并做好 标示；运输至安装现 场； 4、清理现场，在地面铺垫保护材料；向工人讲解工序及分工；展 开膜面，进行如在膜 面打孔、穿钢索、安装膜角节点板或膜夹板 等准备工作；在支承结构上绑扎绳网以临时支承 展开的膜面； 5、准备工作就绪后，吊装机械就位，吊装并对角点作临时固定； 6、逐步均衡张拉，给膜面施加预张力； 7、对边角及有褶皱的区域进行局部张拉调节，并最终固定膜面及 节点；完成雨水系 统安装及防水覆盖等； 8、清洗内外膜表面。
索膜结构的施工要点
1.膜结构支架制作安装 膜结构支架制作质量与钢结构类 似，最大的要求就是所有钢构件表面 必须打磨光滑，不得有尖角毛刺，以 防划伤膜面。 安装时应该注意尺寸的误差尽可 能小，防止膜面安装后起皱，并保证 设计所需的张力。
索膜结构的特点
索膜结构的特点
索膜是由多个纤维束和细胞组成的结构，其特点包括：
1. 高度有序：索膜中的纤维束排列有序，形成了网格状的结构，使得整个组织具有较高的稳定性。
2. 富含胶原蛋白：胶原蛋白是构成索膜的主要成分，它能够提供强度和弹性，维持组织的稳定性。
3. 透明性：许多索膜具有较高的透明度，如眼部的角膜，使得光线能够顺利穿过，帮助视觉。
4. 具有血管：一些索膜中存在血管，如分布在脑部的脑血管索膜，可以提供足够的氧气和营养物质。
5. 具有呼吸和排泄功能：一些索膜，如腹膜和肾小球的鞘层，可以进行呼吸和排泄废物。
6. 具有细胞嵌入：许多索膜中存在细胞，如角膜中的角膜上皮细胞和纤维细胞，可以维护组织的正常功能。
索膜结构规范
第一章总则一、为了在膜结构的设计与施工中，做到安全可靠、技术先进、经济合理，根据我公司多年来设计、施工经验及技术经济的发展要求，特制定本规程。
二、本规程适用于一般永久性、临时性民用建筑屋盖及构筑物，除开合式和充气膜结构之外的膜结构设计、施工与验收。
三、对超过本规程规定的建筑膜结构参照使用本规程时，除应进行充分的可行性规范、规程或标准的规定。
对超过本规程规定的膜材、配件等应参照相关的规定进行试验。
四、设计膜结构时，必须根据设计条件进行计算分析，严禁盲目套用其他膜结构的设计或计算结果。
五、膜结构的设计、施工和验收，除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
第二章术语和符号第一节术语一、膜材membrane material由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。
涂层对基材起保护作用，并形成膜材料的密封性能。
二、膜片membrane sheet膜材的裁剪片。
三、膜体membrane field由膜片连接加工而成的膜区域。
四、膜面membrane surface张拉并安装就位于支承结构上的膜体。
五、膜结构membrane structure由膜面和支承结构共同组成的属于建筑物或构筑物的一部分或整个结构称为膜结构。
六、充气膜结构air-supported membrane structure利用充气方式使膜面内外产生压力差，从而保持稳定的膜面形态的膜结构。
七、开合式膜结构retractable membrane structure利用机械方式使膜在开启和闭合的膜结构。
八、张力膜结构tensile membrane structure由膜面与索通过施加预张力形成具有一定刚度的稳定曲面，从而能够承受一定外荷载的空间结构形式。
九、索cable是钢丝索以及平行线绞合钢丝束的总称，有时也指数根据绳索或平行线绞合钢丝束构成的集束体。
十、形状设计form finding根据建筑要求，寻找膜结构在预张力状态下的初始平衡形状的过程。
悬挑式空间索膜结构施工技术
（ ２ ） 在 施 工过 程 中 ． 产 生 显 著 的 经济 效 益 和 良 好 的社 会效益
落、 无 明显褶皱 。 螺栓、 垫 圈、 不锈 钢夹片无 拉伤和锈
蚀。 钢索 、 锚具无 涂层破坏 及锈蚀 ， 涂 塑钢索无 污损 。
（ ３ ） 膜 结 构建 筑 因其造 型新 颖 、 良好 的受 力 特
大 同卫校 御 东新 校 工 程建 筑 面积 １ ２ － ３ 万ｍｚ ． 其 体育 场看 台采 用悬挑 空 间索 膜结 构 ． 悬 挑桁 架 长度
员进 行 安 装技 术 、 安 全 等方 面 的技 术 交 底 ． 其 主要
内容 为 ：
为１ ８ ． ５ ｍ， 桁架 高 度 为９ ｍ， 共 分 为２ ５ 个 单元 ， 第 一个 和最 后 一个单 元 间距 为３ ｍ， 其 余为６ ｍ． 膜体 展 开 面
积 为２ ８ ２ ４ ｍ ｚ ． 膜 用量 为３ ２ ８ ４ ｍ 。整 个建 筑前 面无立 柱． 形成 开 阔的空 间 ． 视野 广 阔。
二、 施 工 特 点
（ １ ） 安装 应 符 合 以下 工 艺 流 程 ： 检 查膜 体 的 出 厂合 格证及 质量 保证 书 ． 支撑 结构 及 预埋件 的 质量 检 验及 校 正 ．铺 展膜 体 和 膜体 的连 接 件及 连 接 节
【 关键词 】 膜结构 大跨度
【 中图分 类号 】Ｔ Ｕ ３ ５ １
前 言
钢索 钢结构
【 文献 标 志码 】Ｂ
点、 结 构效 益高 将成 为最 有前 途 的建筑 结构 形式 之
Ｏ
膜 结构 是 ２ ０ 世 纪 中期 发 展 起来 的一 种 新 型建
筑结 构形 式 ．ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是 由多种 高强 薄膜 材料 及加 强构 件通
索膜结构规范
QI
Qlk
+Σ γ
i=2
ψ Qi ci
Qik
式中 γ G---永久荷载的分项系数，当荷载对结构不利时取 1.2，当荷载对结构有利
时取 1.0；
γ Qi---第 i 个可变荷载的分项系数，其中γ QI 为可变荷载 QI 的分项系数，γ QI 取 1.4；
Gk---永久荷载标准值； Qik ---可变荷载标准值，其中 Qlk 为诸可变荷载起控制作用者； ψ ci ---可变荷载的组合值系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采
第二节 符号
S---荷载组合设计值； Gk---永久荷载标准值； Qik---可设荷载标准值 Qik 其中 Qlk 为诸可变荷载中起控制作用者； γ G---永久荷载的分项系数； γ Qi---第 I 个可变荷载的分项系数，其中γ Ql 为可变荷载 QI 的分项系数；
2
ψ ci---可变荷载的组合值系数； n—参与组合的可变荷载数； б min---各种荷载组合下主应力的最小值； б max---各种荷载组合下主应力的最大值； σ p---维持曲面的形状设计最小应力值； Fk---膜材的抗拉强度标准值； ƒ y---对应最大主应力部位的膜材强度设计值； ƒ k---对应最大主应力部位的膜材强度标准值； γ R---膜面抗力分项系数； Fmin ---膜材的初始预张力最小值； t---膜材的厚度； ƒy c ---对应最大主应力部位的膜材连接部位强度设计值； ƒk c---膜材连接部位强度标准值； Fkc---膜材连接部位的抗拉强度标准值；
等于维持其初始平衡形状的应力值。 八、膜结构一体化设计时，应考虑膜材的松弛、徐变、老化。 九、膜结构设计时，应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。 十、膜结构设计应考虑膜材破坏时，支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。
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体育场剖面
美国偌默尔市伊利偌斯州立大学红鸟竞技场
体育场的屋顶为半透明和保温的悬索膜顶。伞壮的折顶形式 通过24个飞杆将脊索撑起而形成峰顶，拉直的谷索形成峰谷。
悬索顶结构体系
美国亚特兰大市左治亚体育馆，屋顶240m192m
屋顶平面，由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖，屋面呈 钻石状，看膜结构
索膜建筑的设计与施工过程
现代索膜建筑的设计过程： （1）分析建筑功能与内外环境，使形式与之协调 （2）借助计算机的图形和多媒体技术进行统筹规划和方 案设计 （3）用结构找形、体系内力分析与裁剪软件完成索与膜 的下料与零件加工设计图 索膜建筑的施工过程（三阶段） （1）在工厂内完成膜材的剪裁，初始粘合 （2）钢索与膜面现场安装，拼合与初始成型 （3）张拉定位索与顶升支撑杆对膜面施加预应力达到设 计找形值
索膜结构的起源及膜材料
膜材的寿命与 膜材表面的涂 层厚度有关。 一般膜材质保 15年。
被尊为索膜建筑与结构技术先驱的德国建筑师弗赖.奥托 （Frei Otto）第一次在1967年加拿大蒙特利尔博览会德 国馆应用索膜建筑技术
1973年聚四 氟乙烯膜 （PTFE，商 品名Teflon， -特氟隆） 首次应用于 美国加利福 尼亚拉维恩 学院学生活 动中心。经 过20多年的 考验，材料 还保持70～ 80%强度， 仍透光。
国外典型索膜建筑结构
1985年在日本茨城县举行的国际科学技术博览会的美国馆 以高耸的桅杆悬挂银白色的屋面
美国工程师盖格（D.Geiger）设计成以索、膜与压杆 组成的“索穹顶（cable dome）”，荷载从中心受拉环 通过一系列辐射状脊索、受拉环索与斜拉索传到周围受 压圈梁。
索穹顶应用于美国佛罗里达州的“太阳海岸穹顶”，直 径达210m。
鸟瞰。
内景。原设计用5年，后受欢迎，保留了10年，直至膜片 更换。
美国田纳西州世博会水陆剧场。
沙特阿拉伯哈吉机场。
沙特阿拉伯法奥德皇家国际球场。
马来西亚科隆坡自行车赛场。
汉城体育馆
韩国2002年世界杯体育场馆。大邱综合体育场平面。
屋顶由拱状钢屋架及24个PTEF膜结构组成。拱跨度273m， 高28.7m，拱截面6m见方钢管桁架。
意大利哥伦比亚国际博览会
西班牙马德里会展中心
加拿大蒙特利尔体育馆
德国一展馆庭院内的膜篷。六个鞍形膜单元环状拼合，中 心设环索，单元膜外角用桅杆顶起，单元膜拼和角用钢索 拉至地面
双曲抛物面单元组合的膜篷
美国新丹佛国际机场侯机楼屋盖由17对帐篷膜单元组成， 宽67m，长274m，帐篷面积约1.8万m2，膜材双层，间距 600mm。
索膜建筑结构的分类
索膜建筑从结构方式上简单地分为：张拉式、骨架式、充 气式三大类。 张拉式是索膜建筑的精华和代表。张拉式又分为索网式、 脊谷索式。张拉式表现力强，结构性能好，造价稍高，施工 精度要求高 骨架式在特定条件下采用。骨架体系自平衡，膜体仅为辅 助物，膜体本身的强大结构作用发挥不足。骨架式与张拉式 结合使建筑效果富于变化。骨架式造价低于张拉式。 充气式索膜建筑历史长，形象单一，空间要求气闭，使用 功能有明显的局限性。但充气式索膜体系造价低，施工速度 快，在特定条件下有优势。 索膜建筑的灵魂——预张力。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）
膜结构用于娱乐空间
膜结构用于商业街
膜结构用于过街桥
膜结构用于法国卡巴里奥受费站。长152m，最宽32m，4 个35m高圆锥形桅杆支撑。1999年获国际织物工业协会组 织的成就奖。
气撑式膜建筑，依靠送风系统向室内充气，顶升膜面构成 屋盖空间。
美国依阿华州综合体育馆。盖格公司设计的气撑式膜结构。
整个屋顶由7.9m宽，1.5m厚的砼受压环梁固定，共52根支 柱支撑着700m周长的环梁。受压环坐落在“特氟隆”承压 垫上，可作径向移动，将风力和地震力均匀传向基础。
室内全景。
意大利南部凡纳弗罗市M&G研究试验室。可伸缩的“帐篷”， 位于福特那河峡谷内的水池中央。膜由6个35m跨拱架支撑。
东南大学远程教育
土木工程施工
第 二十 讲 主讲教师：郭正兴
索膜结构技术
索膜结构的起源及膜材料 索膜建筑结构的分类 索膜建筑的设计与施工过程 国外典型索膜结构 国内典型索膜结构
索膜结构的起源及膜材料
索膜建筑是自然美、技术美和艺术美的结合。 索膜结构体系起源于远古时代人类居住的帐篷（支杆、绳 索与兽皮构成）。 1967年德国建筑师Frei Otto第一次在加拿大蒙特利尔博览 会德国馆创造性地大规模成功运用了索膜建筑。 20世纪70年代以后，出现高强、防水、透光且表面光洁、 易清洗、抗老化的建筑膜材料。 1970年大阪博览会上的美国馆采用的膜材为涂覆聚氯乙烯 （PVC）的玻璃纤维织物，强度上经受了两次台风的考验。 70年代美国制造商改进了涂覆的面层，采用了聚四氟乙烯 （PTEF，商品名Teflon) 制造商又对价格较低、涂覆PVC的聚酯织物进行改进，再加 一面层，比较成熟的有聚氟乙烯（PVF，商品名Tedlar)， 抗紫外线，提高了自洁性。 工程计算科学的飞速发展，索膜建筑结构东山再起。
英国格林威治千年穹顶。穹顶周长1km，直径365m，中心高度 50m，它由超过70km的钢索悬吊在12根100m高的钢桅杆上。
穹顶中心为表演舞台。现场施工从1997年6月开始，8000根基 础桩。1600t钢构件于1997年8月至现场，索网和膜安装于 1998年上半年，1998年秋移交业主
美国巴尔的摩内港6号码头音乐厅。形状为蟹状的张拉式索 膜篷顶，有2000个座位。
箱形悬臂拱 形梁仰视。
观众席剖面
马来西亚科隆坡国家体育综合体室外体育场，采用环形索 膜屋顶结构。
36个索构架在一个外部钢制压力环和两个内部拉力环之 间呈放射状布置。外部压力环为直径1400mm的钢管。
内部拉力环由直径100mm的绳索构成，两个拉力环的垂直距离 为20m，并由36根钢制支柱相连。
澳大利亚某修养地中心庭园鞍型膜面群
美国加州某教堂，高度12m，跨度26m，典型的帐篷 膜结构。用三支反曲拱架替代中心支撑杆。
意大利巴里市圣.尼古拉体育场。1990年世界杯的体育场
膜顶由26块各自 从钢筋砼框架延伸 出来的大膜构成。 膜顶悬挑跨度 14m～27m。 膜覆盖面积 13250m2 每块膜安装时在 两个方向上的应力 均不超过4080N。