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一级注册结构工程师继续再教育学习心得----膜结构设计膜结构作为一种现代化的工程结构，显示了当今建筑技术、建筑材料与建筑科学的发展水平，因其简洁、优美的曲面造型和卓越的光学、力学、保温、耐火、防水、自洁等性能，被誉为二十一世纪的建筑。具有巨大的发展潜力和广阔的使用范围.在新的世纪中，膜结构必将在建筑结构中占有越来越重要的地位。膜结构在发达国家应用已有50年的历史，发展势头强劲。而在我国，膜结构的理论和实践则起步相对较晚。目前国内已建成的大型膜结构，如上海八万人体育馆屋顶膜结构等，主要由国外公司设计制作，膜材全部选用进口材料。因此，学习并引进国外先进技术，开发生产我国自己的膜材，解决设计中存在的问题。相信膜结构在中国也将会得到越来越多的应用。膜结构的突出特点之一就是它形状的多样性，曲面存在着无限的可能性。对于气承式空气膜结构来说，充气之后的曲面主要是圆球面或圆柱面，可能没有太多的选择余地。而对于以索或骨架支承的膜结构，其曲面就可以随着建筑师的想象力而任意变化。膜结构形状的千变万化突出地表现在历年各国举行的博览会上。在这些博览会上，大大小小的展览馆，无不以新颖奇特的造型来吸引观众，而膜结构就能用来达到这样的目的。在众多的展览馆中膜结构尤为夺目，有的以钢梁与索组成的骨架支承扁平的凹凸屋面，有的以高耸的桅杆悬挂银白色的屋面。有的以中央塔架悬吊多个尖顶帐篷，夜晚通过灯光的反射宛如燃烧的火焰。其他象在候车亭、电话亭、走廊、厕所上也都出现了用膜材构成形式各异的建筑小品，蔚为大观。就形状而言，对建筑师说来是至关重要的。采用一般结构的建筑物，其形状往往是先由建筑师确定。膜结构则不同，首先它的变形比一般结构要大一些，其次它的形状是在施工过程中逐步形成的，有一个形状确定的问题，需要结构工程师的参与。要确定在初始荷载下结构的初始形状，即结构体系在膜自重（有时还有索）与预应力作用下的平衡位置。在初步设计阶段，先按建筑要求设定大致的几何外形，然后对膜面施加预应力使之承受张力，其形状也相应改变，经过不断调整预应力，最后就可得到理想的几何外形和应力分布状态。在这点上，悬索结构中的索网与膜结构一样也有形状确定问题由于在小比例模型上测量的误差尚不足以保证曲面几何形的正确性，故对足尺的建筑外形只能起参考作用。但这还不失为一种有效的手段，能为设计者提供一个直观的形象。随着计算机技术的不断进步，膜结构的形状就更多地依靠计算机来确定。在膜结构设计理论中还出现了专门的研究课题——“找形”。为了寻求合理的几何外形，这个过程通过计算机的几次迭代，就可确定膜结构的初始形状。膜结构设计打破了传统的“先建筑、后结构”做法，要求建筑设计与结构设计紧密结合。在设计过程中，建筑师和结构工程师要坐在一起确定建筑物的形状，并进行必要的计算分析。这时，所设计建筑物的平面形状、立面要求、支点设置、材料类型和预应力大小都将成为互相制约的因素，一个完美的设计也就是上述矛盾统一的结果。膜材屋面以什么支承，始终是膜结构设计中有待于探索的问题。也许当初是从气球或橡皮艇受到的启发，人们考虑以空气为支承，就是向气密性好的膜材所覆盖的空间注入空气，利用内外空气的压力差使膜材受拉，结构就具有一定的刚度来承重。膜材也完全可以支承在平面或空间结构上，如拱、网壳等，其材料可选用钢、木或铝合金。在建筑业高速发达和人们对建筑造型多样化需求的今天，随着人们对建筑美学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机科学的发展为一体的高科技工程，膜结构必将在建筑结构中占有越来越重要的地位。