膜结(jie)构(gou)的设计主要(yao)包(bao)括体形设计(ji)、初始平(ping)衡形状(zhuang)分析、荷(he)载分(fen)析(xi)、裁剪(jian)分析(xi)等(deng)四(si)大(da)问(wen)题(ti)膜(mo)结构 。
通(tong)过(guo)体形(xing)设计(ji)确(que)定建筑(zhu)平面(mian)形(xing)状(zhuang)尺寸(cun)、三(san)维造型(xing)、净空(kong)体(ti)量(liang)，确定(ding)各(ge)控(kong)制(zhi)点(dian)的坐标、结(jie)构形式(shi)，选(xuan)用(yong)膜(mo)材和施(shi)工(gong)方案膜结构(gou) 。初始平衡(heng)形状(zhuang)分(fen)析(xi)就(jiu)是(shi)所(suo)谓(wei)的找(zhao)形分(fen)析。由(you)于膜(mo)材料(liao)本(ben)身没(mei)有(you)抗压(ya)和抗(kang)弯刚(gang)度，抗(kang)剪(jian)强主(zhu)芤(kou)很(hen)差，因此其刚度和稳定性需(xu)要(yao)靠(kao)膜(mo)曲面(mian)的(de)曲(qu)率(lv)变化(hua)和其中(zhong)预应力(li)来(lai)提高(gao)，对(dui)膜结(jie)构而言，任何(he)时候不(bu)存(cun)在(zai)无(wu)应(ying)力状态(tai)，因(yin)此(ci)膜(mo)曲面(mian)形状(zhuang)最(zui)终(zhong)必(bi)须(xu)满足在一定(ding)边(bian)界(jie)条(tiao)件、一(yi)定预(yu)应(ying)力(li)条(tiao)件(jian)下(xia)的力学(xue)平衡(heng)，并(bing)以此为(wei)基(ji)准进行(xing)荷载(zai)分析(xi)和(he)裁剪分(fen)析(xi)。
目前(qian)膜结构(gou)找(zhao)形(xing)分析的(de)方(fang)法(fa)主要有动(dong)力松驰(chi)法、力(li)密度(du)法以及有(you)限单元法(fa)等膜结构 。
膜(mo)结构(gou)考虑(lv)的荷载(zai)一般是风(feng)载和雪(xue)载(zai)膜(mo)结(jie)构(gou) 。在荷载作用下(xia)膜材(cai)料的(de)变形较(jiao)大(da)，且(qie)随着形(xing)状的改(gai)变，荷载(zai)分(fen)布也(ye)在改(gai)变(bian)，因(yin)此(ci)要精确计(ji)算结构的(de)变形(xing)和(he)应力要用(yong)几(ji)何(he)非(fei)线性的(de)方(fang)法进(jin)行。荷(he)载分(fen)析的(de)另(ling)一个(ge)目的(de)是(shi)一(yi)确(que)定索、膜(mo)中初始(shi)预张(zhang)力(li)。
在外(wai)荷(he)载作(zuo)用下(xia)膜(mo)中(zhong)一个(ge)方向应力增加而(er)另一个方(fang)向应(ying)力减少，这(zhe)就(jiu)要(yao)求施加(jia)初(chu)始(shi)张应力(li)的程(cheng)度要满足在最不利荷(he)载作(zuo)用(yong)下应(ying)力不(bu)致(zhi)减少(shao)到(dao)零(ling)，即(ji)不(bu)出(chu)现(xian)皱(zhou)褶膜(mo)结(jie)构(gou) 。因(yin)为(wei)膜材(cai)料比(bi)较轻(qing)柔(rou)，自振频(pin)率很低(di)，在(zai)风荷载作(zuo)用(yong)下(xia)极(ji)易产(chan)生(sheng)风振(zhen)，导(dao)致膜材(cai)料(liao)破坏，如果(guo)初始预(yu)应力施加过(guo)高，膜(mo)材(cai)涂变(bian)加大(da)，易(yi)老(lao)化且(qie)强度(du)储备少(shao)，对(dui)受(shou)力(li)构(gou)件(jian)强(qiang)度要求也高，增加(jia)施(shi)工安装难度(du)。
因(yin)此(ci)初(chu)始预(yu)应力的(de)确定要(yao)通(tong)过(guo)荷(he)载计算来(lai)确(que)定(ding)膜结(jie)构(gou) 。经过(guo)找(zhao)形(xing)分析而(er)形(xing)成(cheng)的(de)摸结构(gou)通(tong)常为(wei)三(san)维(wei)不(bu)可展空(kong)间曲(qu)面(mian)，如(ru)何通过二维材料的(de)裁剪，张(zhang)拉形成(cheng)所(suo)需(xu)要的三维(wei)空间(jian)曲(qu)面(mian)，是整(zheng)个膜结构(gou)工程中(zhong)最(zui)关键(jian)的一(yi)个(ge)问(wen)题，这(zhe)正(zheng)是裁(cai)剪分(fen)析(xi)的主要内(nei)容。