• 膜结构的四种基本形状与力学特点
• 1. 鞍形
• 2. 伞形
• 3. 拱支式
• 4. 脊谷式

膜结构的四种基本形状与力学特点

膜结构建筑以其独特的造型和出色的力学性能而备受瞩目。四种基本形状——鞍形、伞形、拱支式和脊谷式，各具特色，且都遵循一个核心原则：通过刚性支承构件或连接件在膜面内形成高点和低点，形成互反曲面的基本特征。下面，我们将一一探索这四种形式。

1. 鞍形

鞍形曲面由四个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成，其典型的互反曲面形式赋予其独特的结构魅力。这种膜结构边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架，形成刚性边界；也可以是边索，通过施加预张力形成柔性边界。对于菱形平面的鞍形膜结构，跨度L和矢高f是控制其形状的重要参数，矢跨比通常在1/8～1/12之间。这种结构形式适用于跨度较小的膜结构小品。

2. 伞形

伞形膜结构是另一种常见的张拉膜结构形式。膜单元的周边通常固定在刚性边梁或柔性边索上，中部设有一个或多个高点，多通过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来实现。为避免高点附近的膜材内部应力过大，当膜单元跨度较大时，可在高点和边界支承点之间设置脊索，以改变结构内部的传力路径。伞形曲面还可以倒置应用于工程中。

3. 拱支式

拱支式膜结构以拱为膜材提供连续的支承点，结构平面多为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时，常在中间拱与下部边缘构件之间布置正交索网。这种结构形式多用于封闭式建筑，如加拿大加尔格里的林赛公园体育中心。

4. 脊谷式

脊谷式膜结构是在两高点之间布置相互平行的脊索、在两低点之间布置谷索，高低相间，曲面呈波浪形；脊索和谷索之间的膜面形成负高斯曲率曲面。这种结构形式充分利用了膜材的受力特性，展现出独特的视觉效果。

总之，尽管这四种基本形式的造型各不相同，但都遵循一个核心原则：在膜面内形成高点和低点，形成互反曲面的基本特征。把握这一原则，在实际设计中可以根据支承构件的形式及其对膜的支承方式，选取适当的膜结构造型形式。