張拉膜結(jié)構(gòu)是指通過(guò)拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的,張拉膜結(jié)構(gòu)也可稱(chēng)為張拉式索膜結(jié)構(gòu),是由穩(wěn)定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)由于具有形象的可塑性和結(jié)構(gòu)方式的高度靈活性、適應(yīng)性,所以此種方式的應(yīng)用極其廣泛。張拉膜結(jié)構(gòu)又可分為索網(wǎng)式、脊索式等。張拉膜結(jié)構(gòu)體系富于表現(xiàn)力、結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),但造價(jià)稍高,施工要求也高。
膜材一種新興的建筑材料,已被公認(rèn)為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身受壓不大,抗彎也不是很好,所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外,要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力;而膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載,從而獲得小內(nèi)力增長(zhǎng)的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時(shí),可產(chǎn)生兩種回復(fù)力:一個(gè)是由幾何變形引起的;另一個(gè)是由材料應(yīng)變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個(gè)膜片具有良好的剛度,就應(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面,即沿對(duì)角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”?!案唿c(diǎn)”通常是由桅桿來(lái)提供的,也許是由于這個(gè)原因,有些文獻(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)(suspension membrane)。 索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長(zhǎng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出,膜材的自由支承長(zhǎng)度不宜超過(guò)15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個(gè)重要作用就是對(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)提供附加支撐,從而保證不會(huì)因膜材的破損而造成支承結(jié)構(gòu)的倒塌。