膜结构景观建筑形状确定方法的简介

　　建筑膜结构景观的形状确定主要应用的方法包括力密度法、动力松驰法和非线性的有限元法。其中，应用较多，也是有益的方法，当属非线性有限元法。

　　一、力密度法是索膜结构找形的一种方法。如若将膜离散成等效索网，这种方法也可用在膜结构的找形。

　　（1） 所谓力密度，是指索段内力与索段长度之比。索网或等效膜结构被认为是由节点连接的索段组成。在找形中，边界点是约束点，中间点是自由点。通过确定索段的力密度，建立并求解节点的平衡方程，得到各自由节点的坐标，即索网的形状。

　　（2） 不同的力密度值对应不同的形状。当形状符合要求时，由相应的力密度得到相应的预应力分布值。

　　二、动力松驰法是一种求解非线性类问题的数值法。

　　（1）动力松驰法从空间和时间两方面将结构体系离散化。空间上将膜结构景观结构体系离散分为单元与结点，并且假定其质量集中在结点上。如若在结点上面施加了激振力，结点将产生振动，由干阻尼的存在，振动将逐步减弱，终端达到静力平衡。时间上的离散是针对结点的振动过程而言的。

　　（2）动力松驰法不需要形成结构的总体刚度矩阵，在找形过程中，可修改结构的拓扑和边界条件，计算可以继续并得到新的平衡状态，用于求解给定边界条件下的平衡曲面。

　　三、非线性有限元法是运用几何非线性类有限元法理论，建设非线性方程组来求解的一类方法，是当前膜结构分析较常用的方法，其基本算法有两种，即从初始几何开始迭代和从平面状态开始迭代。

　　（1）前者是先建立符合边界条件和外形控制的初始几何形态，并假定一组预应力分布，一般情况下初始的结构体系不符合平衡条件，处于不平衡状态，这时再采用适当的方法求解一个非线性方程组，求出体系的平衡状态。

　　（2）后者是假定材料的弹性模量很小，即单元可以自由变形，初始形态是一个平面，然后逐步提升体系的支撑点达设定的位置，由于单元可以自由变形，所以体系的内力就保持不变。膜结构景观达到终端平衡状态时，体系的内力为预选设定的值；为了保持计算的稳定性，支座需要分段提升。