膜结构设计的艺术特点

2020-05-19 17:26:17

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膜结构景观膜结构车棚设计最突出特点之一就是它形状的多样化，张拉膜结构的任意曲面变化，存在着无限的可能性。

膜结构车棚设计自身特点有很多，也很好的满足于现代化建筑的功能性与实用性。膜结构车棚形态主要是圆球面或圆柱面，相对而言没有可以选择的样式。而张拉膜结构的曲面就可以随着设计师们的想象力而任意变化。

膜结构在设计分析过程中存在三大问题，即形状确定问题（找形问题）、荷载分析头号题和裁剪分析问题。其中，形状确定问题是最基本的问题，是后两个问题分析的基础。

目前，膜结构的形状确定问题主要应用的方法包括力密度法、动力松弛法和非线性有限元法。其中，应用最多，也有效的方法，当属非线性有限元法。

力密度法是由 Linkwitz 及 Schek 等提出的一种用于索网结构的找形方法，若将膜离散为等代的索网，该方法也可用于膜结构的找形。所谓力密度是指索段的内力与索段长度的比值。把索网或等代的膜结构看成是由索段通过结点相连而成。在找形时，边界点为约束点，中间点为自由点，通过指定索段的力密度，建立并求解结点的平衡方程，可得各自由结点的坐标，即索网的外形。不同的力密度值，对应不同的外形，当外形符合要求时，由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。

动力松弛法是一种求解非线性问题的数值方法，从二十世纪七十年代开始被应用于索网及膜结构的找形。动力松弛法从空间和时间两方面将结构体系离散化。空间上将结构体系离散为单元和结点，并假定其质量集中于结点上。如果在结点上施加激振力，结点将产生振动，由于阻尼的存在，振动将逐步减弱，最终达到静力平衡。时间上的离散是针对结点的振动过程而言的。动力松弛法不需要形成结构的总体刚度矩阵，在找形过程中，可修改结构的拓扑和边界条件，计算可以继续并得到新的平衡状态，用于求解给定边界条件下的平衡曲面。

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