設計院在膜結構設計中的作用探討

銀旭生,徐曉壯

（遼寧近海建筑設計研究院有限公司,沈陽 110000）

設計院在膜結構設計中的作用探討

銀旭生,徐曉壯

（遼寧近海建筑設計研究院有限公司,沈陽 110000）

摘要：隨著科學技術的發展，膜結構逐漸成為一種新型的建筑形式，與傳統建筑相比，膜材既可作為覆蓋材料，膜結構建筑是建筑設計與結構設計結合的產物，建筑師要充分的了解膜結構技術才能將其充分的運用到設計當中[1]。

關鍵詞：膜結構應用；研究院；結構設計

1　概述

膜結構適應性設計應該從整體觀出發，應該不斷調整膜結構建筑自身結構來適應客觀外部條件的系統行為。本文主要基于膜結構的基本性能，從建筑設計方法出發，研究膜結構適應性，總結分析歸納膜結構的創作規律，分析它在不同環境下應考慮的因素，初步提出一個針對膜結構建筑適應性設計手法和原則[2]。

2　膜結構在設計中出現的問題

針對目前膜結構設計中的存在的問題，想和大家探討一個最基本的問題：在膜結構設計中，我們的設計院應該在膜結構的設計中做什么？

在一些項目中，我們的設計院在膜結構的設計和分析過程中被，基本把工作全部委托給專業膜結構公司。究其原因可以概括為以下幾點：

一是我們的研究人員出于無奈；相對而言，主要是由于大家對索膜結構不是很了解，膜結構設計經驗比較少，所以做起來比較困難，自己沒有辦法，只能把膜結構設計委托給專業膜結構公司。

二是我們設計人員缺乏分析手段；我們設計人員現在的學歷都很高，很多人在大學甚至研究生讀書期間的研究方向主要還是膜結構，所以他們對膜結構的計算分析對他們來說并不是問題，特別是目前大設計院更是如此，但是目前在膜結構設計中缺少相應的分析工具是普遍存在的問題。

三是我們很多研究院人員不愿意做。這也是目前國內設計院普遍存在的問題，對于那些難、煩、特殊的項目，多數情況下都是我們都是分包給專業公司和一些高校，而給我們設計人員留出更多的時間去做獲得經濟效益更大的項目。目前幾個國內知名的設計院也是如此[3]。

有時候委托給專業膜結構公司也不失為一個可行的辦法，但是存在一些潛在的問題。

（1）膜結構公司基本上都是技術人員，而在建筑專業上偏弱，滿足不了預定的設計意圖；

（2）通常膜結構公司以施工為主業，設計水平明顯低于設計院；

（3）大多數情況下膜結構公司以便于施工為目標，會降低工程的設計水平；

（4）設計院對膜結構設計和施工過程起不到控制作用，最終結構是否合理、施工是否滿足設計要求無法進行有效的判別。

3　設計院在膜結構設計中起到的作用

所以對于大型膜結構，設計院不能把整個設計工作委托給膜結構公司，而應該做一些必要的工作。根據參與世博軸膜結構的計算分析經驗，我覺得設計院可以在以下幾個方面多做些工作。

（1）根據建筑要求，提出設計目標；這個問題在工程中比較重要。建筑外形實際上是應該由建筑師提出的，而膜結構存在找形問題，所以建筑師往往要求結構工程師來定。但是找形又不是唯一的，不同的內力分布就會找到一個不同的建筑外形，不同的形狀直接影響到建筑的效果。值得提出的是，不同的建筑外形可能直接影響到工程的經濟性。因為有些形狀比較難實現，可能需要較大的預應力，帶來的問題就是使用更多的材料和施工技術上的難度。所以，合理的建筑外形應該是由結構工程師和建筑師合作反復推敲確定的[4]。

（2）給出荷載、邊界等設計條件，控制設計過程；設計是設計院的強項，所以對于復雜膜結構，荷載取值、邊界條件等設計條件應該由設計院來定，特別是風荷載，可能荷載規范上查不到相關數據，膜結構公司相對經驗比較少。合理確定風荷載取值，也是保證膜結構經濟性的關鍵措施。

（3）給出力、位移等控制條件，控制設計目標；雖然我國有索結構和膜結構方面的規范和規程，但是相對而言，還不是很完善，對于一些特殊問題，比如膜片位移、拉索位移等具體問題，還需要設計人員查閱相關工程資料才能確定。這些細節，只能自己動手仔細研究，膜結構公司通常不會那么盡力。

（4）參與計算過程，采用不同的計算軟件，并將計算結果與膜結構公司計算結果進行對比、校核；如果想了解和把握結構的受力性能，必須自己動手計算才行?，F在的分析工具比較多，比如EASY、ANSYS、3D3S等，可以采用任何一款軟件，將計算結果與膜結構公司的計算結果進行對比校核，這樣才能保證計算結果的正確性。如果設計院確實沒有計算能力，可以請第三方參與計算，畢竟，工程計算的正確性和合理性才是最關心的。這里與大家分享一下，世博軸膜結構是由4家計算單位分別采用4款不同的軟件進行計算的。所以，關鍵的時候不要省不該省的錢。

4　結論

索膜結構的設計和施工必須緊密結合，不能把施工和設計分離考慮。因為施工的可能性和可實施性直接決定最終的設計結果和施工質量，所以設計中必須與膜結構公司加強聯系，及時溝通。最好的辦法是設計過程中讓膜結構公司提前參與計算。這樣膜結構公司專業人員可以及時提醒設計中的不合理之處，最重要的是設計人員可以隨時請教膜結構專業人員。

參考文獻：

[1]楊慶山，姜憶南.張拉索一膜結構分析與設計[M].科學出版社，2004.

[2]陳務軍.膜結構工程設計[M].中國建筑工業出版社，2005.

[3]海諾·恩格爾.結構體系與建筑造型[M].天津大學出版社，2003.

[4]布正偉.現代建筑的結構構思與設計技巧[M].天津科技出版社，1986.