四、ETFE膜结构幕墙设计要点
1．ETFE在方案阶段需要考虑的要点
（1）预
张力的大小及张拉方式；
（2）根据控制荷载来确定膜片的大小和索的布置方式；
（3考虑膜面及其
固定件的形状以避免积水（雪）；
（4）关键节点的设计，以避免
应力集中；
（5）考虑膜材的运输和
吊装；
（6）
耐久性与防火考虑。
2．ETFE膜结构幕墙设计阶段的要点
（1）保证膜面有足够的曲率，以获得较大的
刚度和美学效果；
（2）细化
支承结构，以充分表达透明的空间和轻巧的形状；
（3）简化膜与支承结构间的连接节点，降低现场施工量。
4． ETFE膜结构幕墙研究的主要问题有
（1）找形（Form-finding）或更进一步叫“形态理论”；
（2）考虑膜材松弛和各向异性下的结构响应；
（3）结构在风荷载作用下的动力
稳定性；
（4）裁剪优化；
（5）膜与索及支承结构间的相互作用。
五、ETFE膜结构幕墙设计风荷载探讨
（3）膜结构最大风荷载时，变形较大，其形状和初始形状可能会有较大区别，传统的按初始形状确定
风载体形系数的方法可能误差较大，按照受载变形后的形态来确定风载体形系数又是一个
非线性课题，加上膜结构的外形变化多异，现行荷载规范中，鲜有关于膜结构风载体形系数的具体条款。在参照现有规范确定膜结构幕墙的风荷载时，理解不同，设计取值常相差很大。因而幕墙风载体形系数宜以
风洞试验为准。
（4）膜结构风洞实验很重要，但费用昂贵。早在70年代，日本大阪万国
博览会美国馆就做过膜结构风洞实验[ 2 ]。风载过大破坏的例子，日本熊本穹顶的跨度107m、直径128m、高40m，膜结构为周边支撑，双层充气膜的设计
风压302kgf/㎡，常时内压30mmAq，强风（高10m处的平均风速15m/s）时内压60mmAq，内压由三台鼓风机维持。1999年18号台风使日本熊本穹顶的双层充气膜结构破坏，现场实测风速（高10m）：10分钟平均风速是27.6m/s，瞬间最大风速49.3m/s，为该地区400年的最大风速。破坏现象为1层大型回转
门锁定破损，22处打开，上层索一根折断，二层空气膜的上膜、下膜破损，支撑结构损坏，双层玻璃全部破损。
（5）膜结构幕墙反转设计：膜
曲面在曲率增大时，风、雪等荷载将引起大变形。支撑膜的情况下，大曲率时风荷载引起曲率反转也时有发生，在最大风荷载时不允许某种程度的反转相当困难时，反转的设计是必要的。
（6）在膜结构幕墙的分析设计中，是否要考虑材料的非线性及各向异性性能？通常
预应力不超过5%的抗拉强度、工作应力不超过20%的抗拉强度的范围内，为简便设计计算，一般可假定膜材料为正交异性的线
弹性材料， 认为膜材是处于弹性阶段，亦即不考虑材料的非线性。
（7）膜结构幕墙的安全系数。对于膜结构而言，任何情况下不允许膜中有无应力状态。在高应力状态下，膜材料的抗拉强度越高，越不易发生徐变和老化；其次，在大跨度膜结构中，膜中应力往往较大，且对膜的安全度要求较高，一般在长期荷载作用下，安全系数取6～8；在短期荷载作用下，安全系数取4。安全系数考虑了以下几种不利因素：膜材料本身的强度和弹性常数有较大的变异性；膜结构计算假定及计算结果的不精确性；膜材料双向应力测试与实际情况的差异；紫外线照射下膜材的老化；膜材的疲劳；膜材制作和施工过程中的划伤和折迭等。
幕墙膜结构的膜材必须具有较高的抗拉强度及抗
撕裂强度。但膜材平面内的抗压、
抗弯强度几乎为零，
抗剪强度也很低，并具有一定的各向异性和材料几何非线性性质，使用时又易发生应力松弛和徐变，因而在膜结构分析计算中如何正确地确定膜材的各项力学参数及与结构关系将是一项极其繁琐而又必不可少的事情。
六、结 束 语
膜结构是21世纪“
绿色建筑体系” ，ETFE膜材是21世纪“
绿色建材”。目前，在全球范围内
索膜结构无论在工程界还是在科研领域均处于热潮中。“鸟巢”、“水立方”、的方案采用膜结构幕墙和屋顶顺应了这一热潮，激了我国索膜建筑和膜材事业的发展，近年来我国建筑市场对索膜
建筑技术和膜材的需求明显有大幅度增长的趋势，国外各大著名索膜技术和膜材专业公司纷纷登陆我国，随着现代科技的进一步发展，使人类面临着保护自然环境的使命。因此，天然材料和传统的古老
建筑材料必将被轻而薄且保温隔热性能良好的高强轻质膜材所取代，其在建筑幕墙和屋顶领域内更广泛的应用是可以预见的。
主要参照文献：
1．《现代空间结构》 刘锡良编着 天津大学出版社
2．《索和膜结构》 张其林编着 同济大学出版社
3．Cristian.Schittich.BuidingSkins,Birkhauser.Basel.Boston.2001
4．《膜结构设计理论》 关富玲等着 浙江大学空间结构中心
5．《High-tech para high-tech》 La arquitectura las empresdel futuro
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