圖a為基于短程線穹頂構造的張拉整體結構,等份頻數為6。圖b為四面體構成的張拉單元,內部為張拉球體?;趶埨w概念,可以構造球面、圓柱面、平板、伸展臂(Mast)桁架空間結構體系。
(a)20面體張拉結構(Icosahedron) (b)四面體張拉單元(Tetrahedron)
如果膜面是張拉整體的拉力桿件,或者膜與張拉整體體系結合作為次級結構或覆蓋體系,在此都稱為張拉整體膜結構。氣囊式膜也可以理解為特定的張拉整體體系,受拉是連續的膜面,受壓是內部非連續的氣體分子(宏觀指氣體)。
張拉整體的索穹頂(Cable Dome)與膜得到了完美的結合,形成了特殊形式的膜結構體系,膜的輕量、張力、柔性特征充分體現了連續拉桿、局部壓桿,但它不是一個獨立自平衡穩定體系,必須依靠連續強大的壓桿(圈梁)來抵抗拉力。
Geiger體系徑向脊索、環索、斜索與壓桿和剛性邊界構成對稱平面索張力桁架體系,一般加谷索使膜面形成具有負高斯曲率的脊谷形,從而使膜、谷索構成次級結構體系,如圖2.5,用剛性屋面可構成理想球面穹頂。Levy發展為三角形網格體系,具有更大剛度和整體穩定性,但節點構造復雜,安裝技術要求高,如亞特蘭大Georgia Dome。
(a)紅鳥競技場 (b)桃園競技場
膜結構體系是隨著人們對膜結構認識程度的不斷深入而逐漸發展完善起來的。選擇或創造合理的膜結構體系是結構工程師在設計膜結構建筑時需要重點考慮的問題。膜結構體系不僅要滿足結構受力的要求,還要能滿足工程使用、建筑空間和建筑外觀的要求,達到建筑與結構的完美統一。隨著人們對膜結構認識程度的不斷深入,新的膜結構體系還將不斷出現,創造新的膜結構體系并應用于工程實際,具有非常重要的積極意義。