
索膜結構是空間結構形式的一種創新,其造型柔美、輕巧、自由多變,充滿力量感與創意感,具有新穎美觀的造型藝術美,是建筑與結構完美的結合體。
在一般建筑的設計中,建筑與結構具有一定的矛盾性,而在膜結構建筑的設計中兩者卻達到了完美的結合。膜結構建筑方案同時也是膜結構體系方案,它起始于膜結構的初步思考,在膜結構建筑設計中必須綜合考慮到如下因素:
1、體系受力是否均勻(可用設計軟件進行初步成型檢驗);
2、是否能保證體系在預張力的適當控制下(可用設計軟件進行初步計算檢驗);
3、是否合理選擇了預張力施加機構的設置位置及方式,能使預張力順暢地向各方向傳遞,保證預張力施加機構正常工作的同時滿足視覺和使用功能要求(根據經驗與結構工程師反復協商確定);
4、能否避免過大推力或拉力,以免使相關結構難以承受(可用設計軟件進行初步計算并找出最不利反力發生的位置);
5、是否可使體系各點在最不利荷載下避免產生過大的位移以至影響建筑的正常使用;
6、各基礎及錨座的位置和尺寸是否滿足視覺美學要求和功能使用要求,并應特別注意各拉錨點不致影響人行或車行交通;
7、是否能保證合理順暢的排水并合理選擇無組織排水或有組織排水方式。索膜建筑的排水坡度要求大于一般建筑(可用設計軟件或根據經驗加以判斷);
8、從結構受力、加工制作和視覺效果等方面綜合考慮膜材焊縫的布置和走向;
9、適當考慮合理的保溫隔熱措施,組織有效的自然通風和排氣,最大程度地降低使用能耗;
10、考慮關鍵節點的位置及預張力施加機構的設置位置對建筑整體效果的影響;
11、考慮索膜邊界的構造做法及對建筑整體效果的影響;
12、保證各節點的防水構造措施合理有效。
膜結構設計應在遵循一般建筑設計的普遍原則下,還必須滿足膜結構建筑獨有的特征,既要超脫于嚴格的原則束縛,又要符合基本的設計思想;宜追求簡潔明快的形式和柔軟、流暢、飄逸、剛 勁有力的形態曲面,而不是過于復雜的雕琢和過于夸張的造型。膜結構建筑設計方案要使其結構、外觀形態以及經濟性的多方面因素與其功能相適應。根據極小曲面原理,建筑師和工程師都應明白最簡單的方案往往是最有效的。
膜結構建筑總體規劃是由建筑師創造、想象,但膜材的柔性無定形,只有維持張力平衡的形狀才是穩定的造型,并能充分的發揮出膜材抗拉強度高的特點。負高斯曲面是一種最基本穩定的空間膜曲面,是一種合理的膜面形式,膜結構設計應盡量減少或避免零曲率膜面(平面膜)。復雜的膜結構是由符合膜受力特點的各種基本造型組合來實現,在設計過程中,支承構件的布置和尺寸以及膜面的形狀應與所需覆蓋空間的跨度和承受的荷載相聯系。優秀的建筑方案必定需要通過這樣的逐步設計來完成。