2014-08-27
膜结构形状确定的基本概念
形状确定的概念，或者说找形，是膜结构设计的第一步。在这一过程中，需要综合考虑建筑的平面、立面要求和建筑功能以及下部支承条件等因素来确定符合边界条件和力学平衡要求的曲面形状。实际上，膜结构的设计打破了传统的“先建筑，后结构”的设计方式，要求建筑师和结构师在方案建议阶段便紧密结合在一起，共同确定建筑物的外形。从力学的角度来看，膜结构的找形问题可以归结为求解空间曲面的初始平衡问题。
这一问题包含了如下几个重要参数：
①结构拓扑关系。
②体力和面力。
③结构几何形状。
④几何边界条件。
⑤初始预张力的大小和分布。
其中，结构拓扑关系是指不同结构构件之间的连接关系，在计算机有限元模型中，也可以将其理解为结构单元之间的连接关系。体力和面力是指结构自重和外荷载，在找形阶段外荷载通常为零。结构几何形状是找形阶段所要求解的，一般属于未知量。几何边界条件和初始预张力通常由结构工程师根据建筑条件和施工条件等因素来综合确定，是找形阶段的主要自变量。可以说，找形就是寻求以上诸多因素的平衡点。
