基本介紹
如何設計,設計核心,
如何設計
如何設計出形態簡潔且張力自平衡的張拉膜結構呢?
在傳統建築設計中，建築師根據客戶需求，先確定總體布局、幾何形狀以及所採用的材料。繼表達建築設計理念和思想的草圖之後，就需要根據傳統的設引模式和基於二維坐標的方式繪製出設計圖。沿用這種設計模式，建築師一般都會選擇傳統的材料和結構形式並選用剛性的圍護體系來抵禦外界氣候的影響。
遵循自然傳力路徑的結構的主要受力構件及協調工作均要與其目標相吻合，其設計過程與傳統結構有很大不同。
建築設計的主旨更側重於傳統空間理性組織的體現，而膜結構是受力結構與外形設計密切結合的一種建築形式。簡約的膜面通過光的明暗調節產生出極具魅力的空間與環境效果。設計優良的膜結構可以有效的抵禦諸如日曬、雨淋、風雪等外界氣候的影響。在作為各種跨度結構主要受力構件的同時，還可以選擇透光甚至透明的膜材來控制進入內部空間的光線強弱，從而滿足各種設計要求。上述特性組合起來形成了張拉膜結構獨特的造型，可以說還沒有任何其他結構可以比輕型張拉膜結構用更少的材料達到如此之多的功能和效果。
張拉膜結構建築的簡約性使其不能隱藏任何設計缺陷，張力的鬆弛或是不連續都會被充分暴露出來，而且會導致膜面褶皺及變形，降低了結構的使用壽命。膜結構的所有構件都是完全可見的。它是一種獨特的結構，在設計時要仔細權衡，任何構件的設計都不能隨意修改，因為修改任一構件都將影響整個結構的幾何形狀以及頂應力的平衡。因此，建築師只有全面深入地了解張拉膜結構體系才能創作出優秀作品。
設計核心
張拉膜結構建築的設計核心在於控制結構的邊界條件以及支承結構的幾何形狀，從而找到滿足設計要求的最佳膜面形態。與傳統建築設計相比，張拉膜結構建築設計是一個多專業間的相互協調過程。為了得到滿足功能要求的最簡約設計，建築師必須要與其他工程師緊密合作。
輕型張拉膜結構設計學科始於20世紀50年代Frei Otto的皂膜試驗。自適應找形是他創建的新設計學派的基本概念。他提出的“極小曲面”理論開創了現代張拉膜結構設計的先河。基於這種理論，對於特定邊界條件得到的膜結構表面積最小，從而耗能最少。這類張拉膜建築的主要結構特點是預應力在整個結構中均勻分布。
以極小曲面為目標的自適應找形是輕利薄膜建築的基礎。
平面邊界內的極小曲面是平面。然而只要膜表面或邊界上有一點不在這個平面內，得到的極小曲面上的每一點都會具有雙曲率。
雙曲面可以是正高斯曲率的(比如充氣式結構)，也可是負高斯曲率的(比如預應力張拉膜結構)。負高斯曲面的正、負曲率半徑之和為零。
當負高斯膜面為折減面(reducedsurfaces)時，膜材用量最少。由於結構性能的高效性，膜結構可以通過膜面形狀的大變形來重新分布局部集中荷載，而不會使該區域的膜面應力顯著增加。這些特性使膜結構成為輕型結構，即它在具有多變造型的同時，既能夠有效地承載又可保持外觀簡潔。這是張拉膜結構建築常常被認為具有震撼力美感的原因之一。
