當前，一種新的空間結構體系—張拉膜結構體系逐漸發展成熟起來。其無論在材料特性方面，還是受力特性等方面均與傳統大空間覆蓋結構體系均有明顯區別。義大利著名的建築師、工程師奈爾維曾經說過：
「最帶技術性的，最基本的結構特徵—穩定性—通過應用各種建築方法以保障其穩定性，也大大有助於取得確定的、理想的建築藝術效果。」張拉膜結構體系也必然會遵循這一規律。對於建築而言這是一種全新的結構，因此，正確地把握其結構體系的受力特徵和構造體系是正確運用該結構體系，充分展示其結構美感的基礎。
為此，我們利用全國土木工程專業評估這個契機，向學校申請了製作乙個小型張拉膜結構模型，希望通過此次實訓增加對張拉索膜結構的感性認識及鍛鍊自已動手能力。我們本科生很少有機會可以接觸實訓的機會，能夠接觸索膜結構這種先進的建築結構更是很難得的機會，但由於我們還沒有學過這種結構，所以設計這一塊都是由研究生做，我們本科生主要是做施工。
整個建築模型的的建成主要包括：方案確定，結構設計；構件加工（主要由加工廠加工）；場地測量平整；木模板製作；放線定位；基礎找平；挖基坑；混凝土澆築；膜的裁剪，貼上，縫製；膜節點加工；套索；整體安裝；油漆。
1. 張拉膜結構的材料特徵和力學基本原理
1.1 材料組成
膜布是表面塗有塗層的化學纖維織物薄膜。它分為兩部分，基層是化學纖維織物，它主要決定膜材力學效能，提供材料的抗拉強度和抗剪強度等；外層為塗層，主要解決材料的物理效能，提供材料耐火、耐久性及防水自潔性。由此，可知膜布既是結構材料，也是圍護材料，是一種能將自由曲線的造型和透明質感有機統一起來的新型建築結構圍護材料。
其自重輕、抗拉效能好；更適合覆蓋大空間結構建築
1.2強度、剛度、穩定性與基本形態
圖1 膜布受力成型示意
膜布有徑向和緯向相互正交的纖維織物組成，由於纖維織物是柔性材料，自身強度是靠拉力產生，剛度和穩定性的獲得是通過預應力和曲度來達到靜態的平衡。膜布在平衡狀態下有兩個彎曲方向，其曲率半徑相反，乙個凸出，乙個是凹下，纖維股的方向一般與這兩個方向平行。對應於這些方向的內壓力產生反力，使體系保持靜態平衡。
其主要方向（徑向）將承擔這種荷載，而垂直於該方向的緯向是另一曲面，將幫助系統維護穩定。這種受力方式使任何區域性荷載均有整體結構來承擔，充分發揮了纖維的抗拉性，因此，膜布是一種新型空間結構材料 （如圖1所示）。力的平衡方程表示如下：
式中，p為單元膜布所能承擔的荷載；為方向1上的膜布拉應力;為方向2上的膜布拉應力；為方向1的膜布曲率半徑； 為方向2的膜布曲率半徑。
由於膜受張拉,是空間受力狀態，形體是空間的自由曲面形態。其形態在數學上定義為雙曲拋物面。從而從根本上改變了傳統建築基於壓力學原理上的空間、形態特徵和拉力作用下的直線形態特徵。
2 張拉膜結構模型設計
張拉膜結構體系是利用鋼索或骨架結構懸掛或支撐膜布形成的空間結構體系。其形式在不斷發展。根據膜布張拉方式不同，一般分為三類：
(1)懸掛式膜結構；(2)支撐式膜結構；(3)懸索穹頂膜結構。其強度、剛度及穩定性的特點．決定介面的圍合方式。我們所做的張拉索膜結構就是一般意義上的懸掛式膜結構—馬鞍形膜結構。
利用結構設計軟體3d3s中的膜結構設計模組進行設計，設計出來的馬鞍形膜結構三維模型圖（圖2）如下所示
圖2 模型三維圖
主要技術引數如下：本文的空間張拉膜結構主要由膜布及膜布四根邊索、膜布角點節點板如圖6、結構的四根穩定索和兩鋼管柱四部分基本構件組成。具體布置如圖5，7所示，整個模型占地面積 ：
8000mm×8000mm；膜布尺寸：軸①～②方向膜投影長度為3500mm,軸a方向膜投影長度為3358mm；設計荷載：參照膜結構設計規程，只考慮風荷載，查閱荷載規範取昆明地區風荷載基本風壓0.
3kn/m；拉索採用gb8918-96鋼絲繩標準，類別為6×19，編號①②③④為結構穩定索，①③號索理論單根長度為3750mm，考慮索的強度，我們對每個編號索都採用雙股鋼絲繩，並考慮索卡長度，最終我們採用①③號索實際長度為7700mm,②④號索實際長度6000mm，索長度利用帶正、反螺紋的花籃螺扣調節。編號為⑤⑥⑦⑧的邊索仍採用單股長度均取為2465mm，具體長度利用帶套筒的節點板的索端螺桿調節；立柱作為重要的支承構件，結構中的自平衡內力通過穩定索和膜布邊索傳至其上，截面承受很大壓力，必須使其具有足夠的平面內、外剛度以滿足結構與構件的穩定性要求，本結構採用100×6的焊接鋼管，柱底端採用鉸接連線如圖3，它通過四根穩定索及四根邊所施加的預應力使整個結構產生自平衡內力從而達到整體靜態平衡；基礎採用強度c20混凝土，其中基礎j-1 、j-3、 j-5、 j-6尺寸規格為500mm×500mm×600mm，j-2 、j-4尺寸規格為600mm×600mm×500mm
圖3 柱腳連線圖4 膜角點與柱頂連線
圖5 膜結構的立面圖圖6 膜角節點連線
3、場地測量平整階段
為了使我們的模型達到比較理想效果，使結構模型與環境協調，我們的模型建築場地選在建築工程學院實訓基地一塊草坪上，白色的膜布以及白色的立柱與綠色的草坪相映使模型與環境達到完美結合，同時，也使其更加充分展示其結構美感創造了基礎。
這塊地的形狀接近梯形，通過對這塊地進行丈量，考慮到建築模型的大小、形狀以及對整個場地的整體視覺效果，確定我們的建築模型放置的位置為軸①～②平行於學校主幹道，即凹面方向平行於學校主幹道，這個方向能讓人從實訓基地外路過的人一眼就可以看到我們馬鞍形膜結構的雙曲面美。
為了達到我們實訓的目的，我們盡量嚴格按照施工的要求進行操作施工：
首先，我們對這片地進行粗略的勘測，然後，根據圖紙要求進行定位放線。
圖7 膜結構邊索及穩定索和基礎平面布置圖
本工程共有6個基礎(具體基礎布置尺寸如圖7所示）。以前以為定位放線只要知道了基礎應該在的位置就很好做，可是實際操作才發現要做的其實還很多。我們先找到張拉膜結構的平面布置中心所在，打入鋼筋定位，然後再從中點向外根據中點到基礎中心的長度1.
750公尺引線，這樣可以定出四個點，給這四個點分別打入鋼筋進行初步定位。再根據設計資料可知這四個點所圍成的形狀應該是正方形，根據幾何關係，兩個邊都應該垂直，再進行一次校核調整。這樣也不能保證點的精確，正方形的四條邊長度應該是相同的，我們再用這個長度（2.
475公尺）來調整四邊，讓其四邊相等並且閉合。這樣得到的四邊型的對角連線交點還應該在我們所定的中心鋼筋之上。通過這些校核調整，將剛才粗步定位的鋼筋調整到正確的位置，打進土裡，我們的1，2，3，4號基礎的中心點就確定下來了。
我們需要做六個基礎，還有5號，6號兩個基礎它們是和3，4號基礎在一條線上，我們順著這條線從中心點引出2.25公尺得到的兩個點就是3，4號基礎的中心點，打入鋼筋，定位。這樣我們就將六個基礎的中心位置初步確定了下來。
接下來我們利用水準儀確定基礎標高，我們以j-1中心點作為基準點，然後計算各個基礎中心位置的標高差以確定各個基坑挖深，這樣我們就基本的完成了對場地的測量平整工作，接下來就是我們的重頭戲了這塊地以前都是荒置的，需要將場地粗略的整平。 這是同學們第一次到實訓場所勞動，大家的幹勁都很高，沒多久就完成了，大家都很期待下一步的行動。
4、施工階段
圖紙、材料、放線、定位等前期工作就緒以後，接下來就是具體的施工階段了，施工階段包括木模板的製作，基礎找平，挖基坑及混凝土澆築等幾項。準備階段過後我們開始到場地施工了，由於我們缺少經驗老師帶了很多研究生師哥師姐來指導幫助我們。
4.1 挖基坑
萬丈高樓平地起，基礎是一切高樓大廈的根基，所以，一切建築都要從基礎做起，當放完線定好位以後，我們就要開挖基坑了，由於場地不規整，各基礎布置點的標高不同，因此，各基礎的挖至深度不同，為了使建築物各基礎間不致產生過大高差，給結構造成不必要安全隱患，就需要知道要挖的深度，這就需要用水準儀進行基礎找平，我們以j-1基礎作為基準點，定出各基礎標高，計算出它們之間高差，然後根據此標高差和基礎要求埋深進行施工。這樣我們就可以使各基礎上表面標高處於同一水平面上。
4.2 製作模板
與此同時進行的是木模板的製作。此次的基礎規格為500mm×500mm×400mm和600mm×600mm×400mm兩種型號，因為我們的模板只作為地下基礎模板，並且基礎形狀不需要那麼精確，所以地面以下的模板我們只做了一套可反覆利用的活動模板，即四塊600mm×500mm的木板，木板橫豎放置可以得到不同尺寸的柱體，在混凝土澆築的時候根據基礎的大小確定放置木板的方向。而對於高出標高零點100mm那部分我們做了六個固定模板，在使用的時候不再重複使用。
4.2 混凝土澆築
基坑挖好以後就開始了混凝土澆築。老師把同學分成了三組，一組根據計算的混凝土配合比搬運配製混凝土的材料，一組專門進行混凝土拌製，另一組專門負責澆築混凝土，三個組輪流作業，讓同學們都不至於太累。
混凝土澆築分兩個階段進行，首先進行標高零點以下澆築，澆築混凝土的時候先根據尺寸大小需要把模板放入基坑支好，因為模板為活動的，因此，每次我們都需要在把模板支好以後在外圍加土石讓其固定，再向內澆入混凝土。由於我們的索膜結構的穩定索需要有錨桿錨住，所以在澆混凝土的時候就需要將錨桿正確的放入基礎中。雖然我們在前面放線定位時已將各基礎間標高差考慮進去，然後進行的挖掘，但由於具體操作難免產生誤差，為了使基礎錨桿標高處於同乙個水平面上，故在混凝土的澆注過程中，我們不斷的利用水準儀進行校核調整，以使其澆注完成後的基礎上表面處在同乙個水平面內。
澆築好乙個基礎後，等混凝土稍微成型後就將模板拆走，拆的時候，邊拆邊填土使其不致產生較大側向變形，將拆下的模板沖洗，以備下乙個基礎澆注的使用。等基礎標高零點下部分澆注好了之後才開始上面部分的澆注，此時我們只要把做好的模板套上，然後澆入混凝土。在這個過程中，我們仍要不斷對標高進行校核調整，以使我們最終的地基表面及錨桿處在同乙個平面內。
我們這個建築模型的立柱是理想鉸接的柱，在澆築過程中就需要將連線鉸支座的錨桿澆入混凝土中，因為安放的柱的位置要求較高，必須準確，所以錨桿的位置要利用測量工具進行校核調整，並將底座套在錨桿上確定四根錨桿的位置，以確保錨桿的位置準確及以後施工順利。
大家從上午9點開始，一直到下午6點才做完，中午沒有休息，只是匆匆的吃了點快餐，黃老師自己都是在施工現場吃的飯。施工的過程，我們嚐到辛苦的滋味，特別是對於我們這些整天拿筆桿子的學生來說，現在真實體會到了體力勞動的累。這一切讓我們不僅僅懂得了很多施工中注意事項，同時對我們的學習態度也有很大的改變，真正讓我們體會到實踐的重要性。
我們知道混凝土需要一段時間的灑水養護，此後的三天都有同學早上和晚上各去澆水養護。
5、膜材的加工
膜材裁剪主要分為兩個步驟：1.裁剪線確定即將膜曲面剖分為空間膜片，我們是利用測地線法確定的膜片的標註；2.
膜片展開即將空間膜片展開為平面裁剪條元，空間膜片的平面的展開主要考慮其計算精度和效率。膜材裁剪片號及座標標註如下圖8所示。
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