索膜结构分析理论研究综述与展望

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第３Ｏ卷第９期

２００２年９月

同济大学学报

ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮ【、 ＲＳＩＴ￣

Ｖ０ｌ ３Ｏ Ｎｏ ９

ＳｅＤ：Ｏ（１：

索膜结构分析理论研究综述与展望

冯 虹，钱素萍，袁勇

（同济大学建筑工程系，上海２０００９２）

摘要：索膜结构是～种新型的空间张拉体系，由于自身的结构特点，使得索膜结构与其它结构体系相比，有着自

己独特的分析和设计方法，为此就索膜结构的理论研究和分析方法加以总结和评述，并对今后的研究方向做出

展望．

关键词：索膜结构；力学模型；分析方法；研究动态

中图分类号：ＴＵ ３９３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：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

索膜结构作为一种新型的空间整体张拉体系，因其结构效率极高，而成为最有前途的建筑结构形式之

一

．

索膜结构的历史可以从古老的原始帐篷说起，它作为一种临时建筑并没有被人们所重视…１．只有在近

几十年来，尤其是美国杜邦公司开发出以聚四氟乙烯（ＰｒｒＦＥ，商品名称Ｔｅｆｌｏｎ）为涂层的玻璃纤维织物作

为膜材料以后，索膜结构的应用得以迅速发展．充气式膜结构是最早被应用的一种形式，它是以空气压力

张拉膜材，使其具有一定结构刚度，索仅起辅助作用．美国在２０世纪７０年代至８０年代初期建造了一批尺

度为１３８－－２３５ ｍ的体育馆，均采用充气式膜结构．但是这种充气式膜结构，由于出现了像意外漏气或气压

控制系统不稳定等问题，使人们对其前途产生怀疑，因此，把更多的注意力转到ｒ张拉式索膜结构．张拉式

索膜结构是依靠膜自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同作用构成的结构体系，其基本组成单元是支撑柱、

张拉索和覆盖的膜材．２０世纪８０年代以来，张拉式索膜结构在国外得到相当大的发展，１９８５年建成的沙

特阿拉伯利雅得体育馆和１９９３年建成的美国丹佛国际机场候机大厅，是目前典型的大型张拉式索膜结构

实例 Ｊ．膜结构在日本建筑中也是很受人瞩目的，１９７０年日本大阪的万国博览会是日本膜结构发展的开

端，到了２０世纪８０年代后半期，日本各地建了许多膜结构穹顶建筑作为市民运动场，１９９９年建成的仙台

穹顶和２０００年建成的丰田体育场看台屋面都是屋顶面积在３０万ｍ 以上的膜屋面结构，日本膜结构多数

是由坚固的钢或木骨架支撑的，与欧美各国采用预应力张拉索支撑相比，仍保持了自己独特的结构形

式 Ｊ．我国在索膜结构应用方面起步较晚，与世界先进水平相比，差距十分明显Ｈ Ｊ，近年来在理论研究方

面做了不少工作，取得了一定的成果．本文对目前张拉式索膜结构理论研究状况加以总结和评述，并对今

后的研究方向作出展望．

收稿日期：２００１—１２—２０

作者简介：冯虹（１９６５一），女，辽宁沈阳人，副教授，博士生