北京充电站罩棚设计万域膜结构建筑遮阳棚PVDF

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万域公司秉乘技术是基础,质量是生命,管理出效益的宗旨,通过引进国内外的膜结构设计软件及广泛的与国内外的膜结构公司进行技术交流,合作及成果交换,并结合我国现行规范,逐步完善空间膜结构建筑技术理论,在设计\加工\安装\技术中不断创新,成熟,从而膜结构体系的经济合理,安全可靠。
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膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构（Tension/Suspension membrane structure）、骨架式膜结构（Frame membrane strcture，Cable dome membrane structure）、组合式膜结构（Compound membrane structure）等几大类。
充气式膜结构又可分为气承式膜结构（Air-supported membrane structure）和气胀式膜结构(或叫气肋式膜结构)（Inflated membrane structure）。气承式膜结构是通过压力控制系统向建筑物室内充气，使室内外保持一定的压力差，膜体受到上浮力，并产生一定的预张力，以体系的刚度。室内设置空压自动调节系统，来不断地调整室内气压，以适应外部荷载的变化。气胀式膜结构是向单个膜构件内充气，使其保持足够的内压，多个膜构件进行组合形成一定形状的一个整体受力体系，这种结构对膜材自身的气密性要求很高，或需不断地向膜结构构件内充气。
张拉式膜结构是现代膜结构建筑的重要组成部分，膜面一般为负高斯曲面，因此，它体形丰富、自然流畅、曲面柔美，倍受建筑师们的青睐。但这种结构体系受力分析复杂，对施工精度要求高，因此，其设计计算、加工制作及施工工艺难度都较大。
骨架式膜结构是自身封闭的、稳定的骨架体系（一般是钢桁架体系、网架结构、索网结构或张拉整体体系等）与膜材料共同组成一个结构受力体系。该体系施工与常规结构相似（除索网或张拉整体体系等的自身施工外），较易被工程界理解和接受，但为了让膜具有一定的刚度，骨架体系提供给膜的支撑系统一般要有一定的曲度，并应设置向膜中施加预应力的机构。
本文将介绍柔性边界膜结构的设计要点、细部设计的内容及做法，并给出两个造型简单而又典 型的结构设计实例。

1. 几何外形的优化与确认
在经过方案建议、方案明确及招标投标阶段后，中标的膜结构公司要进行膜结构的施工图设计。施工图设计的首项任务就是几何外形的优化与确认。
1.1 影响几何形状的参数确定
进入施工图设计阶段，需要在中标方案的基础上确定以下与膜面几何形状有关的参数：膜面分区及膜布经、纬分布方向，各找形基准点的空间坐标，伞形膜结构伞顶的具体位置及帽圈的大小，边索以及其它与膜面形状相关的加强索、脊索和谷索的具体位置及其相应的弧度，膜面的应力分布及大小等。
虽然膜结构可以形成大面积的覆盖空间，从方便膜面加工制作及安装的角度来看，大覆盖面积的膜结构应进行适当的分区，以减小单片膜面的面积。将膜面分区划块的另一个好处是万一以后发生膜材撕裂的情况，要拆卸下来修补或更换，操作比较方便。复杂曲面的膜面是由简单曲面组合而成的。对复杂造型的膜面进行分区时要考虑其曲面变化、排水安排及支承结构体系等因素。
柔性边界膜结构的找形基准点即膜角节点板的位置所在，与膜和支承结构的连接点位置及连接件的尺寸关系密切，应在查看有关图纸并经现场实际考察后，根据具体情况确定。
伞顶的位置影响到膜面的形状，帽圈的大小直接关系到伞顶处膜的应力大小和膜面焊接制作时的难易程度。为避免膜面应力在伞顶处过于集中及防止热合线过于密集，帽圈的尺寸不宜过小。
与膜面相连的索如边索、加强索、脊谷索等的弧度不仅影响到膜面的形状与覆盖面积，对索的内力影响也非常明显。同时，边索的弧度还影响到膜角点处膜布的宽度及节点板边线的夹角。工程应用上一般取边索弧形的矢跨比在 1/10左右。
膜面的应力分布及大小，不仅影响到找形所得的形状，还关系到结构张成后的刚度。确定膜面应力时要考虑到所用膜材料的性能、张拉方法及实际张拉的难易程度。
1.2 膜面外形的优化与确认
在确定了与几何形状相关的上述参数后，需重新生成膜面形状，并对膜面进行荷载态分析；检查膜面是否有应力过于集中、变形过大，以及是否会出现积水积雪等现象，进行必要的修改和优化。
形状的修改、优化，需得到建筑师和业主的确认，并通报其它工种，以便协调、配合。
2. 柔性边界膜结构的结构体系设计
支承结构体系自身的稳定性
在膜结构中，膜是主要受力构件之一。尽管如此，膜结构的支承体系仍应满足其自身稳定性的要求。以图2 所示的膜结构为例，为适应风载作用下的大变形，中间的桅杆底部做成铰接；虽然在张拉完成后，膜面及其边索与桅杆可组成结构体系，在桅杆顶部还是设置适当的拉索以支承体系自身的稳定性。这主要有两方面的考虑：一是为了在张拉膜面时，支承体系已经成型，以方便把握各控制点的空间位置及对膜面实施张拉；二是为了防止万一发生膜材撕裂，不至于引起结构整体倒塌的严重事故，更换膜面时施工也比较方便。如受条件所限不设稳定索时，宜将中柱设计成底部刚接的格构柱，确保中柱的稳定。