膜结构建筑

第1章 概述

1.1 膜结构建筑体系

1.1.1 膜结构建筑的分类

1.1.2 膜结构建筑的特性

1.1.3 膜结构建筑的应用

1.2 膜结构建筑设计的特殊性

1.2.1 膜结构建筑设计中的主要问题

1.2.2 材料的特殊性能

1.2.3 结构设计的特殊性

1.2.4 初始（几何）形态的建立

小结

第2章 膜结构建筑形态构成

2.1 膜结构形态构成的造型单元

2.1.1 基本单元

2.1.2 一级衍生单元

2.1.3 二级衍生单元

2.1.4 典型单元与类型树

2.1.5 造型单元类别特点

2.2 膜造型单元组合

2.2.1 膜造型单元组合连接

2.2.2 膜造型单元组合的基本规则

2.3 形态控制要素

2.3.1 边界——界面——造型

2.3.2 控制要素

2.4 应用实例

小结

第3章 膜结构建筑形态设计与构造

3.1 一般设计方法

3.1.1 建筑设计流程

3.1.2 设计方法

3.1.3 功能空间设计

3.1.4 结构选型

3.2 膜结构的生成设计法

3.2.1 生成设计法

3.2.2 膜结构生成设计框架

3.3 膜结构构造设计和膜材的连接方式

3.3.1 膜结构连接节点构造

3.3.2 膜材的连接方式及拼缝控制

3.4 膜结构造型的钢模比

小结

第4章 膜结构形态与加工建造

4.1 膜结构的制作

4.1.1 裁剪设计

4.1.2 裁剪加工图及特殊部位的处理

4.1.3 膜面的制作和加工技术要求和条件

4.1.4 膜面的主要加工流程

4.1.5 包装和运输

4.2 膜结构的现场安装

4.2.1 施工组织设计和施工准备

4.2.2 膜面施工安装步骤

4.2.3 膜结构施工安装方法实例

4.2.4 膜结构施工安装注意事项

4.3 监测及检验

4.4 使用维护和修补

4.4.1 膜结构的使用维护

4.4.2 膜结构的膜面破损修补

小结

第5章 影响膜结构建筑形态的因素及对策

5.1 气候因素

5.1.1 风、雨、雪与体型

5.1.2 设计对策

5.2 建筑技术因素

5.2.1 建筑声环境

5.2.2 热环境和节能

5.2.3 膜结构建筑光环境

5.3 其他因素

5.3.1 尺度与单元组合

5.3.2 预应力因素影响膜结构建筑造型

小结

第6章 膜结构建筑的评价

6.1 影响因素

6.2 评价体系

6.2.1 评价方法

6.2.2 膜结构建筑评价框架

6.2.3 实例计算

6.2.4 实例评价

小结

第7章 形态创意促进结构进步

7.1 形态趋向自然

7.2 造型的创意促进结构进步

7.3 结论和进一步的工作方向

附录A 常见膜材及性能对比

附录B 膜材参数

附录C 膜材料热性能

参考文献 2100433B

本书从建筑设计角度系统分析了膜结构建筑形态的构成、论述了膜结构初始几何形态建立与功能空间设计、结构选型、节点构造、加工建造和其他技术因素的关系；并对影响膜结构形态的各种因素分别提出设计对策。采用层次分析法建立了膜结构建筑评价体系框架和膜结构方案优化体系框架。基于生物进化和基因理论，把生成设计法应用于膜造型创造，初步构建了生成设计概念框架。

张拉膜结构建筑的设计核心在于控制结构的边界条件以及支承结构的几何形状，从而找到满足设计要求的最佳膜面形态。与传统建筑设计相比，张拉膜结构建筑设计是一个多专业间的相互协调过程。为了得到满足功能要求的最简约设计，建筑师必须要与其他工程师紧密合作。

轻型张拉膜结构设计学科始于20世纪50年代Frei Otto的皂膜试验。自适应找形是他创建的新设计学派的基本概念。他提出的“极小曲面”理论开创了现代张拉膜结构设计的先河。基于这种理论，对于特定边界条件得到的膜结构表面积最小，从而耗能最少。这类张拉膜建筑的主要结构特点是预应力在整个结构中均匀分布。

以极小曲面为目标的自适应找形是轻利薄膜建筑的基础。

平面边界内的极小曲面是平面。然而只要膜表面或边界上有一点不在这个平面内，得到的极小曲面上的每一点都会具有双曲率。

双曲面可以是正高斯曲率的(比如充气式结构)，也可是负高斯曲率的(比如预应力张拉膜结构)。负高斯曲面的正、负曲率半径之和为零。

当负高斯膜面为折减面(reducedsurfaces)时，膜材用量最少。由于结构性能的高效性，膜结构可以通过膜面形状的大变形来重新分布局部集中荷载，而不会使该区域的膜面应力显著增加。这些特性使膜结构成为轻型结构，即它在具有多变造型的同时，既能够有效地承载又可保持外观简洁。这是张拉膜结构建筑常常被认为具有震撼力美感的原因之一。