膜结构车棚找形分析(Analyse)
找形分析是工程师应用专业计算软件对建筑师提出的初步建筑形式和概念(Idea)设计进行数值分析，或用物理模型模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)，寻找是否存在合理膜曲面，以及曲面的具体形态（pattern)的一个过程。初始形态是否就是建筑师和业主所期望的造型呢？如不满意，建筑师与结构工程师紧密配合、协同工作，创造出更具特色作品。
找形分析与建筑师的关系主要为追求建筑特色与技术实现的统一，具体考虑因素(factor)包括：膜建筑物(building)理指标，防火、年限等，以及不同膜具有不同合理经济张拉跨度(释义:泛指距离)与曲率；主要控制参数，如跨度、柱距、拱壳矢高、膜面曲率、拉索曲率等；基本的形式与体系，创作意图。围绕(circumfuse)创作主题，不断调整，进而完善、升
华。膜结构工程体形通常都较为复杂，各种角度变化较多，且加工精度要求非常高。
找形分析的方法目前主要是计算机模拟技术，有力密度法、动力松弛法、小模量几何非线性分析方法，以及一些特殊方法，如面力密度法、受约束最小曲面法等。膜结构车棚的篷布采用PVC/PVDF/PTFE/ETFE，而膜材的最大特点是强度高、耐久性好、防火难燃、自洁性好，不受紫外线影响，使用寿命长，一般15-30年。具有高透光率，透光率为13%,对热能反射率73%，热吸收量很少。正是因为这种划时代的膜材料的发明，使膜结构车棚成为现代化的永久建筑。物理模型是找形分析的有益补充和工具，用皂泡、弹力丝绸(sī chóu)等，可确定膜面自然等应力最小曲面，准确合理、清晰直观，但如何将得到的曲面转化为工程应用比较复杂困难（difficult)。
膜的形态与体系是建筑与结构的统一。膜结构公司开发的膜结构建筑风格独特，艺术性强，具有浓厚的现代气息，广泛应用于膜结构车棚、体育场馆、加油站、大型停车场、休闲场所、景区装饰等。稳定的张拉膜曲面为负高斯曲率曲面，其最基本单元为马鞍(ān)形双曲抛物面和锥形(taper)双曲面。充气膜（气囊式或气承式）曲面为正高斯曲率曲面，平拉膜（跨度一般小于4—6m）为零高斯曲率曲面。任何复杂建筑形体都由基本形式进行组合，并通过调整具体参数实现设计。
预张力是找形分析重要参数，与膜材、结构体系、膜单元形式、外荷载以及安装方法等密切相关，需综合(composite)分析选择。不同膜材具有不同的极限强度（strength)、线弹性模量、徐变特性与应变补偿值；柔性、半柔性体系结构特性受预张力影响大，而刚性体系影响小；在任何外荷载作用下，膜结构内任何一点两主应力不应同时小于零（褶皱）。
膜空间曲率与预张力是一组紧密关联参数。曲率愈大维持稳定性预张力愈小，曲率愈小则预张力愈大。曲率太小，预张力很大，虽然结构抵抗外载荷能力大，反之则小。但片面增加预张力来平衡外荷载或者保证计算收敛，将导致下部结构过于不合理增强，以及预张力能否在施工中引入和保持。因此，适当曲率与合理预张力才能实现膜结构 ;形 ;与 ;态 ;的完美结合，保证合理结构形态与经济性。张拉膜曲率一般1/8—1/20，边缘索曲率一般1/8~1/12，特殊情况可1/5 N1/15。A类膜预张力一般为4v1kN/m，C类膜预张力一般为1—4kN/m[2]。
膜面布置指膜面经纬向的空间几何方向排列，使膜面经向纤维纱线与膜最大主应力方向一致或尽量一致，纬向纤维纱线与另一主应力方向基本一致，保证受力合理。膜结构公司开发的膜结构建筑风格独特，艺术性强，具有浓厚的现代气息，广泛应用于膜结构车棚、体育场馆、加油站、大型停车场、休闲场所、景区装饰等。膜面布置主要与膜结构基本构成形式和连接构造、以及相应的受力特点有关。膜面布置也基本决定了膜裁切线的方向，必要的经济性考虑。
特别是对双向受力差异较大的膜材，应予以重视。双向差异较小的膜材影响较小。
图4.3.2a锥形双曲面经线为径向，纬线为环向，裁切线放射状径向布置。图4.
3. 2b为四根膜内索张拉而成的锥形双曲面，一般这种形式锥形曲面比较大，膜面经线为环向，纬线为径向，裁切线环向布置。对三棱、五棱、六棱等锥形曲面一般亦采用相同膜面布置。当这种形式锥形曲面由于特殊建筑要求尺度比较小时，以及从节省(spare)材料考虑，也可以将膜经线设为径向，纬线设为环向，裁切线放射径向布置。
图4.3.2锥形双曲面膜经纬向布置
图4.
3. 3a为典型马鞍形双曲抛物面。
A、B为高点。
C、D为低点，10m跨，矢高3m。膜面经线纬线与膜边平行，裁切线亦沿此方向布置，但受力不合理。
3. 3b为相同马鞍形双曲抛物面，但膜面经向纬向沿AB（凹曲）和CD（凸曲）两受力主方向布置，裁切线可沿AB或CD，可根据是受风升还是雪压控制图4设计确定，受力构造合理。
图3.
3. 4b连续（Continuity)拱支承膜，当膜与每跨拱固定，且跨度大于柱距，一般经线为母线方向，纬线为拱跨方向。当膜仅搁置于拱上，一般膜经线为拱跨方向，纬线为母线方向。根据建筑或膜材特性，膜布置也可调整。
以膜经线为膜最大受力主应力方向，这是膜面布置的基本原则。膜结构公司开发的膜结构建筑风格独特，艺术性强，具有浓厚的现代气息，广泛应用于膜结构车棚、体育场馆、加油站、大型停车场、休闲场所、景区装饰等。对复杂结构，宜让膜经线尽可能（maybe)接近膜受力主向。以及必要的建筑、经济考量。
找形分析数值模拟网格主向与膜面布置一致，以及注意 ;尺度效应 ；网格尺寸必须保证准确反映空间膜曲面几何特性，边缘曲线足够平滑度，拟合膜面足够平顺，同时，减小计算工作量，提高计算效率(efficiency)。另外网格大小对计算收敛性也有影响。难以用绝对网格尺寸大小作出规定，与计算模型规模、曲面尺度效应有关。只要在建立模型时给予一定关注和经验（experience)积累就可容易确定网格尺寸。
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