張拉膜結(jié)構(gòu)是指通過(guò)拉索將膜材料張拉于結(jié)構(gòu)上而形成的,張拉膜結(jié)構(gòu)也可稱為張拉式索膜結(jié)構(gòu),是由穩(wěn)定的空間雙曲張拉膜面、支承桅桿體系、支承索和邊緣索等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。張拉膜結(jié)構(gòu)由于具有形象的可塑性和結(jié)構(gòu)方式的高度靈活性、適應(yīng)性,所以此種方式的應(yīng)用極其廣泛。張拉膜結(jié)構(gòu)又可分為索網(wǎng)式、脊索式等。張拉膜結(jié)構(gòu)體系富于表現(xiàn)力、結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),但造價(jià)稍高,施工要求也高。
張拉整體結(jié)構(gòu)(Tensegrity)是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應(yīng)力、自支撐的網(wǎng)狀桿系結(jié)構(gòu),其中「不連續(xù)的壓桿」的含義是壓桿的端部互不接觸,即一個(gè)節(jié)點(diǎn)上只連接一個(gè)壓桿。 Tensegrity是美國(guó)建筑師 R.B.Fuller首先提出的一種結(jié)構(gòu)思想,他認(rèn)為宇宙的運(yùn)行就是按照張拉整體的原理進(jìn)行的,即萬(wàn)有引力是一個(gè)平衡的張力網(wǎng),各個(gè)星球是這個(gè)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè)獨(dú)立的孤立點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)體系中的索網(wǎng)就相當(dāng)於宇宙中的萬(wàn)有引力,獨(dú)立的受壓桿件相當(dāng)於宇宙中的星球。
索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長(zhǎng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出,膜材的自由支承長(zhǎng)度不宜超過(guò)15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個(gè)重要作用就是對(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)提供附加支撐,從而保證不會(huì)因膜材的破損而造成支承結(jié)構(gòu)的倒塌。
膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的先建筑、后結(jié)構(gòu)做法,要求建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀,并進(jìn)行必要的計(jì)算分析。這時(shí),所設(shè)計(jì)建筑物的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小都將成為互相制約的因素,一個(gè)完美的設(shè)計(jì)也就是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。