空间膜结构建筑模拟

膜结构简介：

安徽膜结构又叫张拉膜结构（Tensioned Membrane structure），膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。

膜结构的优点：

1. 膜结构具有良好的环保性、透光性、自清洁性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂层、或二氧化钛涂层，具有较好的隔热效果，对太阳热能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，传热13%，而透光率却在20%以上，经过10年的太阳光直接照射，其辉度仍能保留70%。

2. 膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重轻，加上钢索、钢结构高强度材料的采用，与受力体系简洁合理——力大部分以轴力传递，故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。

3. 膜结构建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高温性，故能很好的满足防火要求。由于结构自重轻，又为柔性结构且有较大变形能力，故抗震性能好。

4. 工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的钢结构、钢索均在工厂加工制作，现场只需组装，施工简便，故施工周期比传统建筑短。

膜结构的结构体系：

膜结构体系由膜面、边索和脊索、谷索、支承结构、锚固系统，以及各部分之间的连接节点等组成，见下示意图：

膜结构结构类型分类：

1.骨架式膜结构（Frame Supported Structure）

以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何规模的空间。

2.张拉式膜结构（Tension Suspension Structure）

以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意，创新且美观的造型外，也是最能展现膜结构精神的构造形式。大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。

3.充气式膜结构（Pneumatic Structure）

充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材，无需任何梁柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。

膜结构支撑体系分类：

膜结构按支承条件分类为：柔性支承结构体系、刚性支承结构体系、混合支承结构体系，结构示意图见下图：

膜结构设计的难点是什么？

膜结构设计的难点：

1. 膜结构形体较为优美舒展，但是设计师在草图绘制阶段无法在草图上反应正确的膜结构形态，也就是说设计师无法在设计时准确的把握建筑形态。

2. 膜结构受到重力以及各个支撑结构拉拽力的影响，在设计阶段设计师很难确定支撑结构的位置以及支撑结构的形式，也就是说设计师很难确定膜结构的空间形式以及形态。

3. 设计师在设计阶段很难对于已经设计好的膜结构形态进行修改，因为每当设计师对于某一结构支撑点进行修改，整体膜结构的受力都发生了改变，所以整体的形式都将会发生改变，也就是说设计师是很难对于膜结构进行精准修改的。

4. 由于膜结构是一个完整的受力系统，而这一系统对于建筑师而言十分复杂，所以当设计师采用膜结构建筑形式的时候，设计师将会发现各种问题，而这些问题会束缚住设计师的手脚，使得建筑师无法有效的利用这一优秀的结构形式进行建筑创作。

一句话：膜结构建筑对于建筑师而言就是一个又爱又恨的磨人的小妖精~~~~

而现在，随着参数化设计的大力发展，电脑实时模拟技术的突飞猛进，建筑师可以在电脑中对于过去复杂的结构受力进行模拟，而通过受力模拟，建筑师可以较为清晰的发现整体膜结构的形态变化以及受力情况，而且当设计师对于某些节点进行改变的时候，模拟也会立刻给予反馈，而这时候设计师可以很容易观察出结构的变化从而进行设计深化或修改。安徽膜结构