膜结构及其应用

一、膜结构的分类

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，以保证体系的刚度。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。

组合式膜结构通常为在自身稳定的桁架体系上划分若干个单元，每个单元上布置张拉式膜结构单元，膜单元之间在受力上基本上是相互独立的，可以认为是多个简单张拉式膜结构单体的物理组合，受力的复杂性介于张拉式膜结构与骨架式膜结构之间。这种体系在目前膜结构体育场罩篷中也有较广泛的应用。