谈建筑膜结构细部节点一般设计原

则

　【摘要】膜结构是一种由高强薄膜材料及加强构件，通过一定方式使其内部产生一定的预
张应力以形成某种空间形状，可作为覆盖结构并能承受一定的外荷载的空间结构形式。节点
细部设计是膜结构工程设计最重要技术环节，不仅影响膜建筑整体与局部建筑艺术性，且
影响构件制作、安装、结构受力安全、造价等。连接节点构造设计充分体现了膜结构设计的美
学、专业性、综合性与精密技术性，可以说是膜结构设计的灵魂。本文对建筑膜结构细部节点
一般设计原则进行简要的分析。

 

　　【关键词】建筑；膜结构；细部节点；一般；设计原则

 

　　

 

　　膜结构是一种由高强薄膜材料及加强构件

(钢结构或拉索)通过一定方式使其内部产生

一定的预张应力以形成某种空间形状，可作为覆盖结构并能承受一定的外荷载的空间结构
形式。膜结构以良好的自洁性、隔热性以及高强耐久、造型新颖、自重轻等优点广泛应用于各
类休闲小品、轻型大跨度无柱空间或轻型屋盖建筑结构。由于膜结构是张力结构的一种，只
有在一定的张力作用下，膜结构才有一定的形状和刚度，因而膜结构建筑表现了力的平衡
美，是一种受力最为合理的结构形式。采用轻质膜材，同时辅以柔性拉索、轻型钢桁架的结
构形式，可以很好地达到大跨度、覆盖大空间的目的。

 

　　膜结构节点具体形式纷繁复杂，十分丰富。根据膜作用与连接关系，可分为膜节点
(Fabric-to-Fabric)、膜与刚性边界(Fabric-to-Rigid-Edge)、膜与柔性边界索(Fabric-to-Cable)；根
据节点位置与构造形式，可分为顶点

(高或低点)、脊线、谷线、角隅节点等。 

　　

1 膜结构研究和发展现状 

　　膜结构也称为织物结构（

Membrane Structure 或 Fabric Structure），是以性能优良的 织

物为材料，利用柔性拉索或刚性骨架将膜面绷紧，也可向膜内充气，通过空气压力来支撑

 

膜面，从而形成具有一定刚度并能覆盖较大空间的结构体系

[1]。它是一种新型的建筑结构

 

形式，它的出现改变了长期以来建筑领域中形式单一、重复的局面，使建筑结构领域发生了
革命性的变化，也使得建筑结构形式更加丰富多彩。

 

　　近三十年来，膜结构在世界范围内得到了迅猛发展，超越了作为临时建筑物的阶段，
以

 新颖的外形，高强度的材料和超轻的重量，作为永久性建筑已经确立了其在建筑物中的

重要

 地位。其适用范围很广，可广泛应用于体育建筑、展览建筑、机场建筑、娱乐建筑及各类

海滨娱乐休闲建筑及设施。

 

　　

2 膜结构设计内容 

　　

2.1 初始态分析：确保生成形状稳定、应力分布均匀的三维平衡曲面，并能够抵抗各种

可能的荷载工况；这是一个反复修正的过程。

 

　　

2.2 荷载态分析：张拉膜结构自身重量很轻，仅为钢结构的 1／5，混凝土结构的 1／

40；因此膜结构对地震力有良好的适应性，而对风的作用较为敏感。此外还要考虑雪荷载和
活荷载的作用。由于目前观测资料尚少，故对膜结构的设计通常采用安全系数法。

 

　　

2.3 主要结构构件尺寸的确定，及对支承结构的有限元分析。当支承结构的设计方法与

膜结构不同时，应注意不同设计方法间的系数转换。

 

　　

2.4 连接设计：包括螺栓、焊缝和次要构件尺寸。 

　　

2.5 剪裁设计：这一过程应具备必要的试验数据，包括所选用膜材的杨氏模量和剪裁补

偿值（应通过双轴拉伸试验确定）。

 

　　

3 膜结构细部节点一般设计原则