張拉整體結構(Tensegrity)是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應力、自支撐的網狀桿系結構,其中「不連續(xù)的壓桿」的含義是壓桿的端部互不接觸,即一個節(jié)點上只連接一個壓桿。 Tensegrity是美國建筑師 R.B.Fuller首先提出的一種結構思想,他認為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進行的,即萬有引力是一個平衡的張力網,各個星球是這個網中的一個個獨立的孤立點。這種結構體系中的索網就相當於宇宙中的萬有引力,獨立的受壓桿件相當於宇宙中的星球。
對膜結構的形狀設計、荷載分析、裁剪設計,應在考慮施工過程的基礎上進行一體化的設計。
膜材只能承受拉力,不能承受壓力和彎矩。
膜面的主應力應小于膜材的強度設計值,在荷載長期作用下,最小主應力應大于等于維持其初始平衡形狀的應力值。
膜結構一體化設計時,應考慮膜材的松弛、徐變、老化。
膜結構設計時,應考慮使用階段膜材替換對整體結構的影響。
膜結構設計應考慮膜材破壞時,支承結構仍應保持自身的強度、剛度及穩(wěn)定性。
膜結構研究的主要問題有:
1,找形(Form-finding)或更進一步叫“形態(tài)理論”;
2,考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
3,結構在風荷載作用下的動力穩(wěn)定性;
4,裁剪優(yōu)化;
5,膜與索及支承結構間的相互作用。
膜結構設計打破了傳統(tǒng)的先建筑、后結構做法,要求建筑設計與結構設計緊密結合。在設計過程中,建筑師和結構工程師要坐在一起確定建筑物的形狀,并進行必要的計算分析。這時,所設計建筑物的平面形狀、立面要求、支點設置、材料類型和預應力大小都將成為互相制約的因素,一個完美的設計也就是上述矛盾統(tǒng)一的結果。

