因此初始預應力的張拉膜確定要通過荷載計算來確定。經(jīng)過找形分析而形成的摸結構通常為三維不可展空間曲面，如何通過二維材料的裁剪，張拉形成所需要的三維空間曲面，是整個膜結構工程中膜結構是輕型空間結構的一個重要分支，除豐富多彩的造型外，還有優(yōu)異的建筑特性、結構特性、和適宜的經(jīng)濟型，因此膜結構的誕生，就迅速在世界各地發(fā)展起來。而膜結構建筑主要分為張拉膜結構、骨架膜結構、充氣膜結構、索桁架膜結構、張拉整體與索穹頂膜結構。 充氣膜結構是一個相對密閉的空間結構，與傳統(tǒng)空間結構建筑不一樣的是，它通過風機向結構內(nèi)部鼓風送氣，使膜結構內(nèi)外保持一定的壓力差，以保證膜結構體系的剛度，維持所設計的形狀。 同時壓力控制系統(tǒng)可使結構維持一定的內(nèi)外壓，保證結構穩(wěn)定性。 1917年，英國W.Lanchester 發(fā)明了一種充氣膜結構作為右外建筑屋面，這是一種安裝便捷、*經(jīng)濟的屋面體系，但是他本人并未建成。 1946年，英國人Walter Bird建成現(xiàn)代充氣膜結構，多普勒雷達穹頂（Doppler Radome），直徑15m，矢高18.3m，采用以玻璃纖維為基布氯橡膠為涂層的膜材。 1950~1970年間，相繼在美國、德國等地建造了大量類似穹頂，直徑達到60m。 1970年日本大阪世博你（EXPO’70）為膜結構發(fā)展提供了契機。因日本多地震，且展館多位于軟土低級，因此，展館宜采用輕結構體系。由David Geiger完成結構設計的美國館，建成了大跨低輪廓充氣膜結構，平面為139m×78m的橢圓。 1972年~1984年，由David Geiger設計，Birdair公司在美國建成銀色穹頂（Silver Dome，220m×159m）等7座巨大型充氣膜結構，但多數(shù)膜結構被證明大跨度的膜結構難以有效抵抗惡劣氣候條件。 1988年，日本建成東京穹頂（Toyko Dome）。雖然充氣膜結構技術達到了一個新的臺階，但之后世界各地再也沒有建造過巨大型充氣膜結構建筑。 充氣膜結構在索穹頂體系出現(xiàn)之前，創(chuàng)造了段大跨建筑的輝煌發(fā)展史。
膜的材料分為織物膜材和箔片兩類。高強度箔片近幾年才開始應用于結構。織物是由纖維平織或曲織生成的，織物膜材已有較長的應用歷史。結構工程中的箔片都是由氟塑料制造的，它的優(yōu)點在于有很高的透光性和出色的防老化性。 [2] 膜結構建筑造型豐富多彩，千變?nèi)f化，按照支承方式分為充氣式膜結構、張拉膜結構和骨架支承膜結構。1.骨架式膜結構以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構造形式，下部支撐結構安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經(jīng)濟效益高等特點，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。2.張拉式膜結構以膜材、鋼索及支柱構成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安 定的形式。除了可實踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結 構精神的構造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高，結構性能強，且具豐 富的表現(xiàn)力，所以*略高于骨架式膜結構。3.充氣式膜結構充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構周邊，利用送風系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經(jīng)濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉(zhuǎn)，在持續(xù)運行及機器維護費用的成本上較高。是由多種高強薄膜材料及加強構件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預張應力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結構,并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。
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