銀旭生,徐曉壯

（遼寧近海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,沈陽 110000）

設(shè)計(jì)院在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用探討

銀旭生,徐曉壯

（遼寧近海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,沈陽 110000）

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膜結(jié)構(gòu)逐漸成為一種新型的建筑形式，與傳統(tǒng)建筑相比，膜材既可作為覆蓋材料，膜結(jié)構(gòu)建筑是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合的產(chǎn)物，建筑師要充分的了解膜結(jié)構(gòu)技術(shù)才能將其充分的運(yùn)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中[1]。

關(guān)鍵詞：膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用；研究院；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1　概述

膜結(jié)構(gòu)適應(yīng)性設(shè)計(jì)應(yīng)該從整體觀出發(fā)，應(yīng)該不斷調(diào)整膜結(jié)構(gòu)建筑自身結(jié)構(gòu)來適應(yīng)客觀外部條件的系統(tǒng)行為。本文主要基于膜結(jié)構(gòu)的基本性能，從建筑設(shè)計(jì)方法出發(fā)，研究膜結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，總結(jié)分析歸納膜結(jié)構(gòu)的創(chuàng)作規(guī)律，分析它在不同環(huán)境下應(yīng)考慮的因素，初步提出一個(gè)針對(duì)膜結(jié)構(gòu)建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)手法和原則[2]。

2　膜結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

針對(duì)目前膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的存在的問題，想和大家探討一個(gè)最基本的問題：在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)院應(yīng)該在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中做什么？

在一些項(xiàng)目中，我們的設(shè)計(jì)院在膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析過程中被，基本把工作全部委托給專業(yè)膜結(jié)構(gòu)公司。究其原因可以概括為以下幾點(diǎn)：

一是我們的研究人員出于無奈；相對(duì)而言，主要是由于大家對(duì)索膜結(jié)構(gòu)不是很了解，膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)比較少，所以做起來比較困難，自己沒有辦法，只能把膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)委托給專業(yè)膜結(jié)構(gòu)公司。

二是我們?cè)O(shè)計(jì)人員缺乏分析手段；我們?cè)O(shè)計(jì)人員現(xiàn)在的學(xué)歷都很高，很多人在大學(xué)甚至研究生讀書期間的研究方向主要還是膜結(jié)構(gòu)，所以他們對(duì)膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析對(duì)他們來說并不是問題，特別是目前大設(shè)計(jì)院更是如此，但是目前在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中缺少相應(yīng)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(nèi)設(shè)計(jì)院普遍存在的問題，對(duì)于那些難、煩、特殊的項(xiàng)目，多數(shù)情況下都是我們都是分包給專業(yè)公司和一些高校，而給我們?cè)O(shè)計(jì)人員留出更多的時(shí)間去做獲得經(jīng)濟(jì)效益更大的項(xiàng)目。目前幾個(gè)國內(nèi)知名的設(shè)計(jì)院也是如此[3]。

有時(shí)候委托給專業(yè)膜結(jié)構(gòu)公司也不失為一個(gè)可行的辦法，但是存在一些潛在的問題。

（1）膜結(jié)構(gòu)公司基本上都是技術(shù)人員，而在建筑專業(yè)上偏弱，滿足不了預(yù)定的設(shè)計(jì)意圖；

（2）通常膜結(jié)構(gòu)公司以施工為主業(yè)，設(shè)計(jì)水平明顯低于設(shè)計(jì)院；

（3）大多數(shù)情況下膜結(jié)構(gòu)公司以便于施工為目標(biāo)，會(huì)降低工程的設(shè)計(jì)水平；

（4）設(shè)計(jì)院對(duì)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程起不到控制作用，最終結(jié)構(gòu)是否合理、施工是否滿足設(shè)計(jì)要求無法進(jìn)行有效的判別。

3　設(shè)計(jì)院在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到的作用

所以對(duì)于大型膜結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)院不能把整個(gè)設(shè)計(jì)工作委托給膜結(jié)構(gòu)公司，而應(yīng)該做一些必要的工作。根據(jù)參與世博軸膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析經(jīng)驗(yàn)，我覺得設(shè)計(jì)院可以在以下幾個(gè)方面多做些工作。

（1）根據(jù)建筑要求，提出設(shè)計(jì)目標(biāo)；這個(gè)問題在工程中比較重要。建筑外形實(shí)際上是應(yīng)該由建筑師提出的，而膜結(jié)構(gòu)存在找形問題，所以建筑師往往要求結(jié)構(gòu)工程師來定。但是找形又不是唯一的，不同的內(nèi)力分布就會(huì)找到一個(gè)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(jīng)濟(jì)性。因?yàn)橛行┬螤畋容^難實(shí)現(xiàn)，可能需要較大的預(yù)應(yīng)力，帶來的問題就是使用更多的材料和施工技術(shù)上的難度。所以，合理的建筑外形應(yīng)該是由結(jié)構(gòu)工程師和建筑師合作反復(fù)推敲確定的[4]。

（2）給出荷載、邊界等設(shè)計(jì)條件，控制設(shè)計(jì)過程；設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)院的強(qiáng)項(xiàng)，所以對(duì)于復(fù)雜膜結(jié)構(gòu)，荷載取值、邊界條件等設(shè)計(jì)條件應(yīng)該由設(shè)計(jì)院來定，特別是風(fēng)荷載，可能荷載規(guī)范上查不到相關(guān)數(shù)據(jù)，膜結(jié)構(gòu)公司相對(duì)經(jīng)驗(yàn)比較少。合理確定風(fēng)荷載取值，也是保證膜結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。

（3）給出力、位移等控制條件，控制設(shè)計(jì)目標(biāo)；雖然我國有索結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范和規(guī)程，但是相對(duì)而言，還不是很完善，對(duì)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(shè)計(jì)人員查閱相關(guān)工程資料才能確定。這些細(xì)節(jié)，只能自己動(dòng)手仔細(xì)研究，膜結(jié)構(gòu)公司通常不會(huì)那么盡力。

（4）參與計(jì)算過程，采用不同的計(jì)算軟件，并將計(jì)算結(jié)果與膜結(jié)構(gòu)公司計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、校核；如果想了解和把握結(jié)構(gòu)的受力性能，必須自己動(dòng)手計(jì)算才行。現(xiàn)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(jì)算結(jié)果與膜結(jié)構(gòu)公司的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比校核，這樣才能保證計(jì)算結(jié)果的正確性。如果設(shè)計(jì)院確實(shí)沒有計(jì)算能力，可以請(qǐng)第三方參與計(jì)算，畢竟，工程計(jì)算的正確性和合理性才是最關(guān)心的。這里與大家分享一下，世博軸膜結(jié)構(gòu)是由4家計(jì)算單位分別采用4款不同的軟件進(jìn)行計(jì)算的。所以，關(guān)鍵的時(shí)候不要省不該省的錢。

4　結(jié)論

索膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工必須緊密結(jié)合，不能把施工和設(shè)計(jì)分離考慮。因?yàn)槭┕さ目赡苄院涂蓪?shí)施性直接決定最終的設(shè)計(jì)結(jié)果和施工質(zhì)量，所以設(shè)計(jì)中必須與膜結(jié)構(gòu)公司加強(qiáng)聯(lián)系，及時(shí)溝通。最好的辦法是設(shè)計(jì)過程中讓膜結(jié)構(gòu)公司提前參與計(jì)算。這樣膜結(jié)構(gòu)公司專業(yè)人員可以及時(shí)提醒設(shè)計(jì)中的不合理之處，最重要的是設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)請(qǐng)教膜結(jié)構(gòu)專業(yè)人員。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊慶山，姜憶南.張拉索一膜結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[M].科學(xué)出版社，2004.

[2]陳務(wù)軍.膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]海諾·恩格爾.結(jié)構(gòu)體系與建筑造型[M].天津大學(xué)出版社，2003.

[4]布正偉.現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)思與設(shè)計(jì)技巧[M].天津科技出版社，1986.