索膜结构基础知识
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。
3D3S膜结构模块手册
建筑索膜结构设计系统手册
第二章 快速入门
2.1 操作顺序
一、利用 AUTOCAD 本身的命令在三维空间确定膜控制点的 位置。右图为 ACAD 中 LINE 单线对象构成的定位图形； 二、使用膜层编辑，建立膜层。膜层中包括膜面和膜面内的
索（边索、脊谷 索等）。马鞍型结 构和锥体结构可 以采用快捷方式 直接生成，一般 结构体系可以采用结构编辑→膜层编辑→快 捷建模→多点构造膜面菜单生成。选中右图中 四个控制顶点，选择直接划分成膜单元，勾选索边界，这样软件可以直接生成周边带索的 膜面、程序自动定义每个角点的节点约束（通过显示支座约束来观察），用这个方法相当于 同时使用定义膜边界和膜单元划分两个命令； 三、使用结构编辑→支承层编辑→添加支承层杆件。在设计时需要考虑支承体系的刚度时， 可以用此菜单绘制膜结构支承层中的支承构件。沿已经使用 LINE 单线定出位的节点间增 加圆钢管（可以用选择线定义为杆件或直接画杆件命 令）；可以直接在添加杆件对话框的左侧属性框通过鼠标 双击修改截面类型和尺寸，也可以在完成构件添加后在 构件属性菜单下使用定义截面来选择需要的截面类型 和尺寸； 四、使用结构编辑→支承层编辑→添加支承层索，绘制 膜结构支承层中的拉索构件。使用添加支承层拉索菜单， 沿已经使用 LINE 单线定出位的节点间增加结构索；可 以直接在添加杆件对话框的左侧属性框通过鼠标双击修 改截面类型和尺寸，也可以在完成构件添加后在构件属性菜单下使用定义截面来选择需要 的截面类型和尺寸； 五、定义支座。使用构件属性→支座边界菜单，去除膜布四个角点原有的支座；使用构件 属性→支座边界菜单将支承层的杆件和拉索底部节点定义为刚性约束；删除用来定位的 LINE 单线（完成支承杆件添加后的模型如右上图）； 六、找形。先保存当前模型：在找形菜单下选择保存当前模型。使用找形→精确找形命令。
索膜结构技术(2),桥梁施工技术(1)
浇筑砼时，门型吊架运输砼。
拆模后，移动时的模板位置。
南京长江二桥南、北引桥的50跨径连续箱梁标准作业 流程时间。
南京长江二桥北汊的连续梁桥建成后的情景。
引进挪威NRS公司设计的下承式移动支撑系统。
关键技术为：加载与变形控制。加载顺序为，先浇筑悬臂 端及靠近支点处的砼，再浇筑跨中砼，使支架受力合理。
箱梁内模沿滑轨移动。
拆模时降落千斤顶活塞。
水平向有千斤顶，能使模板外移。
工人正将膜块边缘固定于钢骨架支撑顶部的连接钢板条上。
膜边缘与钢板条原设计用不锈钢螺栓连接，在强大的膜绷 紧力作用下，发生了少量螺栓断裂，后改用45号钢螺栓。
三角形的膜单元的下侧设计了将边索固定的索。
在悬挑端，拉索及膜的边索共同固定于同一节点。
边索与置于膜面的谷索相交节点设计成用三个销子汇 交于一块连接板上。张拉谷索时，两边索会转动。
连续梁桥移动支撑系统施工新技术
1.技术背景 原对小跨径的连续箱梁桥常采用满堂支架法施工。
缺点：对桥下的软弱地表进行全面积处理，在堤内河床上 还须增加钢管排桩系统。对预应力砼结构，还须逐孔支架 压重再卸载，以清除不利影响。 改进：采用移动支撑系统施工。
2.工艺原理 利用承台作为支撑托架的支撑点，模板及施工荷载由支 架主梁承担，主梁加鼻梁的总长大于两倍跨径便于支架移 动。当浇筑第一跨梁时，其主梁支承于两支撑托架上，当支点为大吨位千斤顶，便于脱 模。
柱顶有三根脊索会交，用浮动环连系，解决风振的影响。
钢立柱柱脚为铰接，允许膜面受荷时钢立柱的摆动。
膜的边缘内包卷尼龙绳，用钢板夹夹住，并垫橡胶板条
浙江义乌体育场
义乌体育场位于义乌小商品交易中心侧，2001年10月的交 易会开幕式在该体育场进行。
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。
5.9索膜结构
二、索－膜结构
景观雕塑
图2
（一）索－膜结构的概念
索－膜结构是以膜材为主体并与钢结构及钢
索共同组成的全新结构体系。
并于二十世纪后期成为国际上大跨度空间建
筑及景观建筑的主要形式之一，具有强烈的
时代感和代表性。
（二）发展概况
设计理念的起源
1917年有一位名为兰彻斯特（Federick W. Lanchester)的美国人建议利用新发明的电力 鼓风机将膜布吹胀,作野战医院。这只是一种构 思，而没有真正正成为使用的产品。 美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达 罩（Radome)，可以保护雷达不受气候侵袭, 又可让电波无阻的通过，从而使相隔了19年的 专利付诸实用。
伦敦千嬉穹顶（Millennium Dome)是英国政府为迎接21 世纪而兴建的标志性建筑，位于伦敦东部泰晤士河畔的 格林威治半岛上。该建筑是大型综合性展览建筑。穹顶 直径320m，有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采 用圆球形的张力膜结构，膜面支承在72根辐射状的钢索 上。
青岛市颐中体育中 心索膜建筑设计
索膜建筑将是２１世纪 空间结构发展的主流
索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结 构体系方案，因此要求从事索膜建筑设计 的建筑师了解索膜结构技术并能熟练地将 其运用到建筑设计中。 目前索膜建筑在世界上得到了广泛应用。 它采用先进的预张力结构技术与轻质膜材 料，其形式具有极高的艺术感染力，是建 筑艺术与结构形式的完美结合。
，再加上膜结构特有的柔顺的曲面、广阔的空间、半透明
的室内环境，使得膜结构具有广阔的发展前景，将是２１
世纪空间结构发展的主流。
（三）膜节构主要类型
气承式 索—膜结构 在薄膜覆盖 的空间内充 气，利用内 外气差来承 受荷载，并 与钢索共同 形成结构。
第二章2.2张拉索-膜结构的基本单元及组合
第二章2.2张拉索-膜结构的基本单元及组合第二章 2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合
2.2 张拉索-膜结构的基本单元及组合如前所述，张拉膜结构(柔壳）不能抗压，因此壳体中的内力N1和N2只能为拉力。
由方程（2.1.9)中的第三式可以看出，当张拉薄膜结构处于零载荷状态时，其曲率的符号必然相反，于是由式（2.1.1)可知张拉薄膜结构的高斯曲率只能为负值。
由索、膜两种材料组成的张拉索-膜结构为组合结构，其曲面为连续折曲面，一般不能用统一的平衡方程表示，但索可以看做是薄膜曲面的柔性边界，索与索之间的膜面应为负高斯光滑曲面，类锥形旋转面和鞍形滑移面为其基本形式，可采用圆形、四边形或多边形等多种平面形式（图2.2.1、2.2.2)，通过基本曲面形式的拓展和组合可得到形态各异的薄膜曲面（图2.2.3)。
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
索膜结构介绍
索膜结构介绍索膜结构：是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。
其造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。
索膜结构作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现，至今已有四十多年的历史，特别是到了七十年代以后，膜结构的应用得到了迅速发展。
膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。
膜结构一改传统建筑材料而使用膜材，其重量只是传统建筑的三十分之一。
而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现时所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡的可视空间。
其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。
另外值得一提的是，在阳光的照射下，由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无强反差的着光面与阴影的区分，室内的空间视觉环境开阔和谐。
夜晚，建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空，建筑物的体型显现出梦幻般的效果。
这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心等领域。
膜结构概念膜结构(Membrane Structure)，即张拉膜结构(Tesioned Membrane Structure)，是依靠膜材自身的张拉力和特殊的几何形状而构成稳定的承力体系。
膜结构通过(钢架、钢柱或钢索)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，膜只能承受拉力而不能受压和弯曲，其曲面稳定性是依靠互反向的曲率来保障，因此需制作成凹凸的空间曲面，故习惯上又称空间膜结构。
由于张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力，以抵抗外部荷载的作用，因此在一定初始条件（边界条件和应力条件）下，其初始形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题，都需要有计算来确定，因此计算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了广阔的前景。
索膜建筑结构
索膜建筑结构第一篇理论篇。
1第二篇设计篇。
6第三篇施工篇。
8第四篇管理篇。
9第一篇理论篇1、膜材材料性能分类介绍一．概述膜材是膜结构工程中最重要的组成部分，它的作用是与钢筋和混凝土等同的。
膜材之所以被称为“第五代建材”，是与化学工业中高分子材料的合成与改性技术的不断发展密不可分的。
在七十年代初期，以美国杜邦、康宁公司为主的几家公司和设计单位联合开发研制了以玻璃纤维织物为基材，以聚四氟乙烯（PTFE，又称“特氟隆”）为涂层的新型膜材，使膜结构从最初的临时、半永久性建筑迈向永久建筑的行列。
现在，随着膜材产品种类不断增加，性能不断加强，膜材已经完全可以满足建筑形式的需要。
通俗地讲，膜材就是高分子聚合物涂层与基材层按照所需要的厚度、宽度，通过某些特定的加工工艺粘合在一起的产物。
二．膜材的组成与加工工艺1．聚合物聚合物又称高聚物（POLYMER），即高分子聚合物。
一般高分子的分子量高达几万到几百万。
合成聚合物的原料是单体，如乙烯单体、氯乙烯单体、丙烯单体等等，它们不断重复链接，聚合成聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）等等。
高分子聚合物按照制成材料的性能和用途可以分成三大合成材料，即塑料、橡胶和纤维。
2．基材就目前应用于膜结构的膜材而言，基材一般分为两种：（1）聚酯长丝（涤纶PET）：涤纶的合成原料是乙二醇和对苯二甲酸。
在这里引入苯环的目的是提高材料的熔点和刚度。
涤纶的特点是：熔点高，在150～175℃以下的机械强度好，耐溶剂、耐腐蚀、耐磨、耐油腻，可多次洗涤，透水透气性适宜。
它是合成纤维中的第一大品种。
若用丁二醇代替乙二醇，可以制得熔点较低，较柔软的涤纶聚酯。
（2）玻璃纤维：玻璃是一种非晶体，没有固定的熔点。
将玻璃加热熔融并拉成丝，就成为玻璃纤维。
玻璃纤维的特点是：拉伸强度高，不仅超过各种天然纤维，也超过一般的合成纤维和钢材的强度。
但是，它的弹性模量较低，约为钢的1/3，属于脆性材料；具有良好的耐热性，一般在300℃以下可以保持性能不变；具有良好的电绝缘性。
索膜结构
索膜结构1. 材料MATERIAL膜材：membrane material基材layer涂层coating表面处理top treatment索及索具：cable and clamping/end pieces防火fire protection防腐corrosion protection保温heat preservation徐变creep2. 建筑选型FORM A ND FUNCTION充气膜结构：air-supported membrane structure骨架支承式膜结构：frame-supported membrane structure 张拉式膜结构：tensile membrane structure开合式膜结构：retractable membrane structure悬索结构：suspension cable structure索穹顶结构：cable dome混合支承结构体系：hybrid membrane structure张弦梁结构：beam string structure造价评估：cost analysis3. 结构分析与设计AN ALYSIS A ND DESIGN形状设计：form finding初始预张力：prestress力密度法：force density method动力松弛法：dynamic relaxation method非线性有限元：nonlinear finite element methodANSYS应用：ANS YS application荷载分析：loading case analysis褶皱分析：wrinkle analysis荷载取值：loads and load factors风洞实验：wind tunnel test风振分析：wind induced response analysis裁剪设计：cutting pattern节点设计：details design基础设计：anchorage and foundation加工技术：fabrication施工安装：erection检测技术：inspection4. 相关链接OTHERS工程介绍：project description/introduction企业介绍：enterprise brief/introudction设计软件：design software设计规范：specification期刊文献：literature行业协会：trade association会议信息：conference information专栏公告：column proclamation索与钢筋的论证（1）一般来说我们只让索和钢筋受轴向力，索一般只受拉，不能受压，它的抗弯能力不予考虑；钢筋既能受压，也能受拉，而单根钢筋的抗弯能力也是不予考虑的，钢筋的抗弯能力主要表现在受压钢筋和受拉钢筋组合作用时由于它们的间距而能够提供抗弯能力。
建筑施工手册3-18索膜结构工程概要
18索膜结构工程18.1索膜结构的特点、类型及材料索膜结构体系起源于远古时代人类居住的帐篷，但真正意义上的膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是一种建筑与结构完美结合的结构体系。
它是用高强度的柔性薄膜材料（PVC或PTFE)与一定的支撑及张拉系统（钢架、钢柱或钢索等）相结合，通过预张力使膜形成具有一定刚度的空间稳定曲面，从而达到能承受一定外荷载，并满足造型效果和使用功能的一种空间结构形式。
它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，具有很高技术含量。
其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化，结合整体环境，建造出标志性的形象工程。
膜结构从20世纪90年代以来在我国也得到了飞速的发展，目前已经建设了数十个大型膜结构体育建筑、文化娱乐建筑、商业建筑、交通运输建筑及其他标志性建筑。
图18- 1是国内已建的代表性膜结构工程。
(c) (d)图18-1国内膜结构工程(α)上海八万人体育场；（W青岛颐中体育场；（c)郑州杂技馆；id)大连金石滩影视艺术中心18.1.1索膜结构特点18.1.1.1自洁性膜材表面的涂层PTFE或PVDF均为惰性材料，具有较高的不燃性和稳定的化学性能，并且耐腐蚀。
惰性涂层不与灰尘微粒结合，长久不褪色，所以膜结构建筑表面经雨水冲刷即能自洁，经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。
18.1.1.2透光性膜材是半透明的织物，并且热传导性较低，对自然光具有反射、吸收和透射能力，其透光率随类型不同而异，可达4%〜18%。
经膜材透射的光呈漫反射状，光线柔和宜人无眩光，给人一种开敞、明亮的感觉。
膜材的透光性既保证了适当的自然漫散射光照明室内，又极大程度上阻止了热能进入室内，因此膜结构在节能方面有它的独特效果。
18.1.1.3大跨度膜结构建筑中所使用的膜材重量轻，常用膜材质量为0. 5〜2. 5kg/m2，并且膜结构是张力结构体系，能够充分发挥材料的抗拉性能，因此膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度建18.1索膜结构的特点、类型及材料653筑上所遇到的困难，它能创造出巨大的无遮挡可视空间，有效增加空间使用面积。
膜结构及索膜结构综述
膜结构及索膜结构综述——结构选型期中作业城市建设与管理学院10级景观建筑设计专业汪珂珂（20101150175）1.膜结构建筑概述膜结构也称为织物结构，是世纪中叶20 发展起来的一种新型空间结构形式，它以性能优良柔软织物为材料，由膜内空气压力支撑膜面，或利用柔性钢索或刚性支撑结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
膜结构的起源可追溯至远古时代人们利用牛皮或布等制作的帐篷结构。
但是长期以来由于技术原因，这种结构发展并不快。
1970年日本大阪世界博览会，由美国工程师盖格尔(David Geiger)设计的美国馆，其屋顶采用空气支撑膜结构，平面尺寸达到83.5 m×142 m，采用以聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物建造。
通常被认为是第一个现代意义上的大跨度膜结构。
虽然现代膜结构出现仅有几十年时间，但发展迅速。
在20 世纪后期成为国际上大跨度空间建筑及景观建筑的主要形式之一,具有强烈的时代感和代表性。
它是集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学、计算机技术等为一体的多学科交叉应用工程,具有很高的技术含量和艺术感染力,实用性强、应用领域广泛,既可应用于大型大跨度的公共建筑，如体育场馆、机场大厅、展览中心、购物中心，也适用于规模较小而造型各异的休闲景观设施、建筑小品等。
其发展潜力巨大,将成为21 世纪空间结构的发展主流。
2.膜结构的分类根据不同的支撑方式，通常将膜结构分为空气支撑式、张拉式及骨架支撑膜结构3大类。
2.1 充气式膜结构向由膜结构构成的室内充入空气,使室内的空气压力始终大于室外的空气压力,使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式有单层结构和双层结构两种。
单层结构如同肥皂泡,单层膜的内压大于外压。
此结构具有大空间,重量轻,建造简单的优点,但需要不断输入超压气体及日常维护管理。
双层结构是在双层膜之间充入空气,和单层相比可以充入高压空气,形成具有一定刚性的结构。
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z0
M0x
H0
c0 l0
x
dz0 dx
V0 H0
c0 l0
z M x c x dz V c
H l0
dx H l0
代入上式，即得到H与外荷载、支座位移和温度
变化的关系式
H H H0
EA 2l0
D H2
D0
H
2 0
EA
c
2 c02 2l02
EA ur ul l0
EAt
D
V l0
◆边缘支承构件的施工 ◆索的制作和安装 ◆预应力施加及钢索张拉
第四节 膜结构简介
一般钢结构屋顶的屋面材料皆不承受结构力。 但膜结构中的膜本身就承受活荷载包括风压、温度 应力等，膜既是覆盖物，亦是结构的一部分。
索膜建筑之所以能满足大跨度自由空间的技术 要求，最关键的一点就是其有效的空间预张力系统。 有人把索膜建筑称为“预应力软壳”，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）。
以材质分类，结构膜有以下两种: （1）平面不织膜：由各种塑料在加热液化状态下挤出的 膜，它有不同厚度、透明度及颜色，最通用的是聚乙烯膜， 或以聚乙烯和聚氯乙烯热熔后制成的复合膜，其抗紫外线及 自洁性强，此种膜张力强度不大，属于半结构性的膜材。 （2）织布合成膜：以聚酯 、玻璃、纤维织成的基材，双 面涂以PVC树脂，再用热熔法 覆盖聚氟乙烯膜，制成复合膜。
一．单索基本力学性质 1. 基本假定
➢ 索是理想柔性的，只能承受拉力，不能承受 压力、 剪力和弯矩 ；
➢ 索材料的力学特性满足虎克定律。
2. 索的平衡方程
单索 T
T
dz
X 0
Z
0
dH dx
qx
0
d dx
Hdz dx
q
z
0
两个方程，两个未知数 H、z
当只考虑竖向作用，则 qx 0, H C
➢液压端头 对于的d<38mm采用，用压套机液压成型。
3. 索与刚性杆连接
钢管与卡式夹具
钢板拉杆与卡式夹 具连接
钢管压杆与卡式夹 具连接
4. 索与屋面板连接
5. 索与檩条连接
6. 索与支撑构件连接及锚固
浇铸端头索与砼柱顶连接
四．结构施工
悬索结构由于其构件相对较轻，一般不需 要大吨位的吊装设备，也不必设置大量的脚手 架。另外，悬索结构的施工周期比较短，在支 承结构施工完成后，屋盖的安装通常仅需几个 星期．因此，悬索结构的综合施工费用比较经 济。
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
力小，但占用空间。通常取1/20～1/10。
2. 地震作用
我国即将颁布的悬索结构技术规程规定，当设防 烈度为8度或8度以下，一般跨度的单层悬索体系、双 层悬索体系及横向加劲悬索体系可采用振型分解反应 谱法进行地震响应分析。
3. 温差效应
正温差效应在结构中产生的应力较大，削弱了结 构中维持的预应力，从而使得结构的刚度降低，变形 增加。
4. 作用效应组合
索膜结构
一．悬索结构的形式与选型 二．悬索结构的分析计算 三．悬索结构的设计与构造 四．膜结构简介
承重结构的基本承重构件采用受拉工作的悬索 或张拉的薄膜，称为悬索结构或膜结构。由于受 拉构件的承载能力决定于强度而不是稳定性，因 而能充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自 重轻的特点。同时，由于覆盖材料自重轻，使承 重结构的重量较小，因而悬索结构和张拉薄膜结 构更适合于在大跨度结构中使用。
ul
1 2
l0 0
dz zx
2
dz0 zx
2
dx
s物
H EA
l0
tl0
由s几 s物有
ur
ul
1 2
l0 0
dz zx
2
dz0 zx
2
dx
H EA
l0
tl0
H
ur ul
1
l0
dz
2
dz02 dxtEA l0 2l0 0 zx zx
将z、z0与竖向荷载的关系式
0
2dx，D0
l0 0
V02
dx
由量纲分析可知：H与外荷载是隐式关系。
均布荷载q作用下，不考虑支座位移与温度变化
H
H
H0
EAl2 24
q2 H2
q02
H
2 0
二．有限单元法
1. 基本假定
➢ 索是理想柔性的，只能承受拉力，不能承受压 力和弯矩；
➢ 索材料力学特性符合虎克定律，索单元应变属 于小应变；
ds0 dx
ds0
s0 tds0
H s0 EA
ds0 dx
t ds0
l0 H ds0 t ds0 dx
0 EA dx
dx
H
l0
1
dz0
2
dx
l0
t
1 dz0 2 dx
EA 0 dx
0
dx
当为小垂度时, s
H
H0 EA
l0
tl0
➢变形协调
s几 ur
始态到终态张力增量对s的影响
T T T0，相应H H H 0
T ds0 H dx
据基本假定，索在微小段ABds0 上的产生的
索长增量为d sT
T EA
ds0，则
sT
s0
T EA
ds0
H s0 EA
ds0 dx
ds0
温差对s的影响 st s0 tds0
s sT
st
s0
H EA
dz 2、 dz0
2
与1比均为小量
dx dx
s
s s0
l 0
1
1
dz
2
dx
2 zx
l0
0
1
1 dz0 2 zx
2
dx
l
l0
1 2
l0 0
dz zx
2
dz0 zx
2
dx
ur
ul
1 2
l0 0
dz zx
2
dz0 zx
2
dx
➢物理关系
此类结构或用钢索悬挂其他构件，或由钢索 对其他构件提供附加支点，或用刚性的构件来加 强悬索的稳定性，以减小不均匀荷载作用下的机 构性位移。桥梁中的斜拉桥和悬索桥也属于这类 混合体系。
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三．钢索材料
1. 平行钢丝束
二．钢索承载力验算
0 Nmax fA
三．变形验算
据即将颁布的悬索结构技术规程，承重索竖向位移 限值如下：
单层悬索体系从初始态算起 l/200; 双层悬索体系、索网及横向加劲索从预应力态算起
l/250.
四．节点构造 1. 索与索连接
U形和卡式节点
2. 索端头
➢浇铸端头
较粗的索（d≥38mm）采 用，又称巴氏合金端头，索 末端线材须松开足够长度， 采用除油液体清洗，干后成 刷状，然后插进钢铸件插座 楔形孔内（长度为5.5～6索径） 浇铸高等级锌等热金属或聚 脂材料形成索的端头。
第三节 悬索结构的设计与构造
一．作用
恒荷载，屋面活荷载、雪荷载、风荷载以及温度作 用和地震作用等。
1. 风荷载
➢ 体形系数 我国即将颁布的悬索结构技术规程提供了矩形、
圆形、椭圆形等规则平面悬索屋盖的风荷载体形系 数。
由于悬索结构往往体形复杂多样，同时要考虑周 边环境的影响，因此对于重要的悬索结构工程，一 般采用风洞试验来确定体形系数。 ➢ 对于轻型屋面应考虑脉动风压影响。
二．悬索结构的分类
悬索屋盖结构通常由悬索系统，屋面系统和支承 系统三部分构成。
1. 单层悬索体系
➢ 单层单向悬索结构 由许多平行的单根拉索组成，构成单曲下凹屋
面，拉索两端悬挂在稳定的支承结构上。 ➢ 单层辐射状悬索结构 ➢ 单层网状悬索结构
➢受力特点 单层悬索结构的形状稳定性不好，是一种可变体
q
q
qz
q
ds dx
qx q
qz
q
ds dx
c
0,
z
H q
cosh
cosh(
qx H
),
ql 2H
与抛物线比较，当 f l 0.2，z f 误差仅为0.11%
从已建工程看，f l 0.04～0.15，多为0.05~0.1。
故计算时可以抛物线代替悬链线。
➢当竖向荷载为任意分布时
将索的关系方程 进行比较
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2 骨架式薄膜结构
骨架式薄膜结构实质为依靠下部的钢骨架承受荷载， 膜材主要起围护结构的作用。因膜材重量轻，可以减轻 下部钢结构的自重。
1 张拉式薄膜结构
张拉式薄膜结构亦称帐篷结构，或预应力薄膜结构。 由于膜材很轻，为了保证结构的稳定性，必须在薄膜内 施加较大的预应力，因此，薄膜曲面总有负高斯曲率。
张拉膜结构的边界可以是刚性边缘构件，也可以是 柔性索。
张拉式索膜体系 富于表现力、结构性 能强，但造价稍高， 施工精度要求也高。
膜的找形及裁剪、钢 索的布置等是张拉膜结 构设计的关键。
z
— qz与梁的关系方程
M
—
qz
索
H
d2z dx 2
qz
0
梁