剖析张拉膜结构自行车棚的力学特性

　　膜结构是一种张力结构体系，膜面由膜内气压支撑，或通过钢索或刚性支撑结构对膜施加预拉力，形成具有一定刚度的结构体系，可覆盖大空间。采用膜结构作为结构体系的膜结构自行车棚特点是空间整体结构和预应力，这也是膜结构高于传统结构体系的原因。

　　索膜建筑能满足大跨度自由空间技术要求的关键是其空间预张拉体系。预应力使膜结构体系的索膜内力在各种较不利荷载作用下一直大于零，即一直处于受拉状态，使膜结构体系成为空间整体工作的结构介质和建筑围护材料，而且不可能清晰地定义建筑物和结构。

　　施加预张力，使索膜建筑充满流线型、迷人的张力曲线和奇异的空间成果；它可以使整个空间结构系统协同工作；能使系统抵抗风、雪等外部主要荷载；该系统可覆盖大面积、大跨度的无柱自由空间，可使膜建筑排水通畅，延增膜体的使用寿命，使膜建筑成为一个可接近的层，为其维护提供便利条件。然而，在施工过程中随机安装的起着如此多关键作用的预张力，在设计的初始阶段反复调整并准确确定。

　　与传统结构不同的是，在膜结构自行车棚的设计中，柔性膜材料只有在适当的预张力作用下才具有一定的形状和刚度，才能真实成为一种结构。因此，初始形状分析在膜结构设计中具有重要意义。通常来说，在张拉膜结构中，膜面是受拉构件，在一些特定结构中，膜与张拉整体系统结合作为二类结构或覆盖系统。

　　随着材料技术的进步，具有特定性能的膜材料也在不断进展。例如，中等强度和厚度为0.61mm的PVC膜的抗拉强度相当于钢的一半；中等强度聚四氟乙烯薄膜厚度为0.8mm，其抗拉强度已达钢材水平。此外，由于膜材料的弹性模量普遍较低，也利于膜结构自行车棚等建筑形成复杂的曲面造型。