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柔性邊界膜結構的結構體系設計

1、支承結構體系自身的穩定性

在膜結構中，膜是主要受力構件之一。盡管如此，膜結構的支承體系仍應滿足其自身穩定性的要求。以所示的膜結構為例，為適應風載作用下的大變形，中間的桅桿底部做成鉸接；雖然在張拉完成后，膜面及其邊索與桅桿可組成結構體系，在桅桿頂部還是設置適當的拉索以保證支承體系自身的穩定性。這主要有兩方面的考慮：一是為了在張拉膜面時，支承體系已經成型，以方便把握各控制點的空間位置及對膜面實施張拉；二是為了防止萬一發生膜材撕裂，不至于引起結構整體倒塌的嚴重事故，更換膜面時施工也比較方便。如受條件所限不設穩定索時，宜將中柱設計成底部剛接的格構柱，確保中柱的穩定。

2、水平力的傳遞

在柔性邊界的膜結構中，作用于膜面的荷載會以膜面張力的形式呈現，并主要通過邊界索經膜角節點板傳遞到支承結構或基礎，節點處的水平力往往很大。設計中應采用合適的構造措施以確保水平力的可靠傳遞。雖然膜可以直接拉到地面，但基于使用功能及安全方面的考慮，一般膜的邊角不宜太低，因而常需在四周設立柱子作為支承點。為避免柱頂水平力在柱腳產生過大的彎矩，可將邊柱的柱腳鉸接，也就是將其做成撐桿，并設置拉地錨索以傳遞膜角節點板傳來的作用力。此時，撐桿、錨索的傾角應合理設計，以保證傳力最有效并保證在各種荷載組合下的穩定。如因場地所限不能設置錨索時，可采用組合式邊柱。

3、體系內力的自平衡

膜結構是一種張力結構，所有作用于膜面的外部作用都會以膜面張力的增減來體現。在布置膜結構的支承結構體系時，應盡可能將其設計成自平衡體系，以減少膜面張力對下部結構或地基的影響。是為一座人行橋增建的膜結構頂蓋。膜結構覆蓋部分長度為72m。膜面形狀在兩端頭為拱支承，中間為馬鞍形與傘形組合。設計者利用設置在橋兩側的斜桿和水平撐桿，加上兩側及橋底的不銹鋼拉桿，連同上部的膜面組成一個整體系統，以平衡體系內的張力，從而將新建膜結構對原有橋梁的影響減到了最小。

4、結構單元的重復與組合

利用某種基本外形的結構單元加以組合，是形成大面積的覆蓋空間的行之有效的方法。如覆蓋面達四十余萬平方米的沙特阿拉伯哈吉機場膜結構候機大廳（TheHajTerminal,Jeddah,SaudiArabia,）就是由210個懸掛傘形膜結構單元組合而成；許多體育場的看臺膜結構也是由多個同一結構單元組合而成，如上海八萬人體育場、威海體育場、鄭州航海體育場等。設計時需注意膜面的熱合線在連接處要對齊，以形成連續、流暢的視覺效果。