膜構(gòu)知識(shí)庫(kù)
膜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)核心
張拉膜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)核心在于控制結(jié)構(gòu)的邊界條件以及支承結(jié)構(gòu)的幾何形狀，從而找到滿足設(shè)計(jì)要求的最佳膜面形態(tài)。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)相比，張拉膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)多專業(yè)間的相互協(xié)調(diào)過(guò)程。為了得到滿足功能要求的最簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)，建筑師必須要與其他工程師緊密合作。
輕型張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)科始于20世紀(jì)50年代FreiOtto的皂膜試驗(yàn)。自適應(yīng)找形是他創(chuàng)建的新設(shè)計(jì)學(xué)派的基本概念。他提出的“極小曲面”理論開創(chuàng)了現(xiàn)代張拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先河。基于這種理論，對(duì)于特定邊界條件得到的膜結(jié)構(gòu)表面積最小，從而耗能最少。這類張拉膜建筑的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力在整個(gè)結(jié)構(gòu)中均勻分布。
以極小曲面為目標(biāo)的自適應(yīng)找形是輕利薄膜建筑的基礎(chǔ)。平面邊界內(nèi)的極小曲面是平面。然而只要膜表面或邊界上有一點(diǎn)不在這個(gè)平面內(nèi)，得到的極小曲面上的每一點(diǎn)都會(huì)具有雙曲率。雙曲面可以是正高斯曲率的（比如充氣式膜結(jié)構(gòu)），也可是負(fù)高斯曲率的（比如預(yù)應(yīng)力張拉膜結(jié)構(gòu)）。負(fù)高斯曲面的正、負(fù)曲率半徑之和為零。
當(dāng)負(fù)高斯膜面為折減面（reducedsurfaces）時(shí)，膜材用量最少。由于結(jié)構(gòu)性能的高效性，膜結(jié)構(gòu)可以通過(guò)膜面形狀的大變形來(lái)重新分布局部集中荷載，而不會(huì)使該區(qū)域的膜面應(yīng)力顯著增加。這些特性使膜結(jié)構(gòu)成為輕型結(jié)構(gòu)，即它在具有多變?cè)煨偷耐瑫r(shí)，既能夠有效地承載又可保持外觀簡(jiǎn)潔。這是張拉膜結(jié)構(gòu)建筑常常被認(rèn)為具有震撼力美感的原因之一。