膜結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計(jì)引領(lǐng)建筑業(yè)新潮流

現(xiàn)在很多的小區(qū)有的是規(guī)劃一些水面、布置幾處水景；有的是鋪石的大廣場(chǎng)、大片的草地，再布置幾座西洋雕塑構(gòu)架；有的是在小區(qū)中引種異地景觀名目、奇花異草等等；還有的就是在小區(qū)內(nèi)建造各種新型材料所構(gòu)成的景觀膜結(jié)構(gòu)，不僅造型奇特，而且還便利于人們。以上都是建筑師和開(kāi)發(fā)企業(yè)對(duì)于景觀的追求所在，然而不得不說(shuō)的是，這些追求都有利于小區(qū)的環(huán)境，但是有的卻是不利的，因?yàn)橛械碾m然增加了相應(yīng)的成本，卻得不到相應(yīng)的結(jié)果，即弊大于利的，這也是一種弊端。所以本人認(rèn)為，建筑師和企業(yè)有時(shí)候也應(yīng)該站在購(gòu)房者的角度算好經(jīng)濟(jì)賬，這樣才能更有利于雙方的發(fā)展及共贏。

膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括體形設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、荷載分析、裁剪分析等四大問(wèn)題。通過(guò)體形設(shè)計(jì)確定建筑平面形狀尺寸、三維造型、凈空體量，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)形式，選用膜材和施工方案。初始平衡形狀分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身沒(méi)有抗壓和抗彎剛度，抗剪強(qiáng)主芤很差，因此其剛度和穩(wěn)定性需要靠膜曲面的曲率變化和其中預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，對(duì)膜結(jié)構(gòu)而言，任何時(shí)候不存在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)，因此膜曲面形狀最終必須滿足在一定邊界條件、一定預(yù)應(yīng)力條件下的力學(xué)平衡，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行荷載分析和裁剪分析。目前膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法以及有限單元法等。膜結(jié)構(gòu)考慮的荷載一般是風(fēng)載和雪載。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要精確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力要用幾何非線性的方法進(jìn)行。荷載分析的另一個(gè)目的是一確定索、膜中初始預(yù)張力。在外荷載作用下膜中一個(gè)方向應(yīng)力增加而另一個(gè)方向應(yīng)力減少，這就要求施加初始張應(yīng)力的程度要滿足在最不利荷載作用下應(yīng)力不致減少到零，即不出現(xiàn)皺褶。因?yàn)槟げ牧媳容^輕柔，自振頻率很低，在風(fēng)荷載作用下極易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料破壞，如果初始預(yù)應(yīng)力施加過(guò)高，膜材涂變加大，易老化且強(qiáng)度儲(chǔ)備少，對(duì)受力構(gòu)件強(qiáng)度要求也高，增加施工安裝難度。因此初始預(yù)應(yīng)力的確定要通過(guò)荷載計(jì)算來(lái)確定。經(jīng)過(guò)找形分析而形成的摸結(jié)構(gòu)通常為三維不可展空間曲面，如何通過(guò)二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中最關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，這正是裁剪分析的主要內(nèi)容。