索膜結構分析理論研究綜述與展望

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第３Ｏ卷第９期

２００２年９月

同濟大學學報

ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮ【、 ＲＳＩＴ￣

Ｖ０ｌ ３Ｏ Ｎｏ ９

ＳｅＤ：Ｏ（１：

索膜結構分析理論研究綜述與展望

馮 虹，錢素萍，袁勇

（同濟大學建筑工程系，上海２０００９２）

摘要：索膜結構是～種新型的空間張拉體系，由于自身的結構特點，使得索膜結構與其它結構體系相比，有著自

己獨特的分析和設計方法，為此就索膜結構的理論研究和分析方法加以總結和評述，并對今后的研究方向做出

展望．

關鍵詞：索膜結構；力學模型；分析方法；研究動態

中圖分類號：ＴＵ ３９３．３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：０２５３—３７４Ｘ（２００２）０９—１０３３—０５

Ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ

Ｃａｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ＦＥＮＧ Ｈｏｎｇ，Ｑ Ｎ Ｓｕ—ｐｉｎｇ，ＹＬＴＡＮ ｇｏｎｇ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ，Ｔｏｎｅｎｄｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ Ｆｌｅｗ ｓｐａｔｉａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ｉｔ ｈａｓ ｕｎｉｑｕｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ

ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃａｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ，

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ；ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｒｅｎｄ

索膜結構作為一種新型的空間整體張拉體系，因其結構效率極高，而成為最有前途的建筑結構形式之

一

．

索膜結構的歷史可以從古老的原始帳篷說起，它作為一種臨時建筑并沒有被人們所重視…１．只有在近

幾十年來，尤其是美國杜邦公司開發出以聚四氟乙烯（ＰｒｒＦＥ，商品名稱Ｔｅｆｌｏｎ）為涂層的玻璃纖維織物作

為膜材料以后，索膜結構的應用得以迅速發展．充氣式膜結構是最早被應用的一種形式，它是以空氣壓力

張拉膜材，使其具有一定結構剛度，索僅起輔助作用．美國在２０世紀７０年代至８０年代初期建造了一批尺

度為１３８－－２３５ ｍ的體育館，均采用充氣式膜結構．但是這種充氣式膜結構，由于出現了像意外漏氣或氣壓

控制系統不穩定等問題，使人們對其前途產生懷疑，因此，把更多的注意力轉到ｒ張拉式索膜結構．張拉式

索膜結構是依靠膜自身的張拉應力與支撐桿和拉索共同作用構成的結構體系，其基本組成單元是支撐柱、

張拉索和覆蓋的膜材．２０世紀８０年代以來，張拉式索膜結構在國外得到相當大的發展，１９８５年建成的沙

特阿拉伯利雅得體育館和１９９３年建成的美國丹佛國際機場候機大廳，是目前典型的大型張拉式索膜結構

實例 Ｊ．膜結構在日本建筑中也是很受人矚目的，１９７０年日本大阪的萬國博覽會是日本膜結構發展的開

端，到了２０世紀８０年代后半期，日本各地建了許多膜結構穹頂建筑作為市民運動場，１９９９年建成的仙臺

穹頂和２０００年建成的豐田體育場看臺屋面都是屋頂面積在３０萬ｍ 以上的膜屋面結構，日本膜結構多數

是由堅固的鋼或木骨架支撐的，與歐美各國采用預應力張拉索支撐相比，仍保持了自己獨特的結構形

式 Ｊ．我國在索膜結構應用方面起步較晚，與世界先進水平相比，差距十分明顯Ｈ Ｊ，近年來在理論研究方

面做了不少工作，取得了一定的成果．本文對目前張拉式索膜結構理論研究狀況加以總結和評述，并對今

后的研究方向作出展望．

收稿日期：２００１—１２—２０

作者簡介：馮虹（１９６５一），女，遼寧沈陽人，副教授，博士生