膜結(jié)構(gòu)專題講座1

1.膜結(jié)構(gòu)的形狀確定與建筑功能要求胥傳喜 (哈爾濱工業(yè)大學(xué))(RIGHTTECH(S)PTELTD)提要形狀確定是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步，也是決定一個(gè)膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。1.膜結(jié)構(gòu)的形與力作為膜結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，索和膜均不能抗彎和抗壓，結(jié)構(gòu)體系必須依靠曲面的張力維持七形狀抵抗外荷載。膜結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)就是確定滿足設(shè)計(jì)有求的平衡曲面和此曲面對(duì)應(yīng)的預(yù)張力值，也就是說，外形設(shè)計(jì)同時(shí)也是內(nèi)力設(shè)計(jì)。這一過程，稱之為“找形”。1.互反曲面的必要性在幾何上，根據(jù)曲面在兩主曲率方向的曲率乘積，可將曲面分為正高斯曲面、零高斯曲面和負(fù)高斯曲面三大類，(如圖1所示)。正高斯曲面的兩個(gè)主曲率半徑均位于曲面的同側(cè)。如球面；這類曲面也稱為同向曲面。零高斯曲面在主曲率方向中有一個(gè)方向的曲率為零，如柱面。負(fù)高斯曲面的兩主曲率半徑分別位于曲面的兩側(cè)，如鞍面；這類曲面也稱為互反曲面。前兩類曲面較多應(yīng)用于類似網(wǎng)売結(jié)構(gòu)那樣的剛性結(jié)構(gòu)中，而胡反曲面是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)中常見的曲面形式。(a)正高斯曲面血〕零高斯曲面(c)負(fù)高斯曲面(a)正高斯曲面血〕零高斯曲面(c)負(fù)高斯曲面01曲面分類示青團(tuán)為什么膜結(jié)構(gòu)的曲面必須是互反曲面的呢？設(shè)想有一空間點(diǎn)A.要維持該點(diǎn)的平衡，對(duì)于桿系結(jié)構(gòu)至少要三根桿件，如圖2a所示：對(duì)于索結(jié)構(gòu)，由于索不能受壓，所以至少需要連接四根索段，而且其中兩根索段要向上彎，以承受向下的節(jié)點(diǎn)力；另兩根索段向下彎，以承受向上的節(jié)點(diǎn)力，如圖2b所示。以此類推，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的每一節(jié)點(diǎn)均需滿足上述條件，則必然形成互反曲面。如圖2c所示。膜結(jié)構(gòu)的曲面形成原理與索網(wǎng)結(jié)構(gòu)類似。可見互為反曲面是維持索、膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本要素。團(tuán)2空間節(jié)點(diǎn)的平衡與穩(wěn)定團(tuán)2空間節(jié)點(diǎn)的平衡與穩(wěn)定2預(yù)張力的作用對(duì)于膜結(jié)構(gòu)，要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，除了要具備空間曲面形狀外，預(yù)張力也是不可缺少的要素。預(yù)張力對(duì)膜結(jié)構(gòu)的作用可以概括為以下兩個(gè)方面（這里為了敘述方便，仍以索結(jié)構(gòu)為例）：（1）增加結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)想有一根在兩端固定的豎索，索中預(yù)張力為零：當(dāng)在索跨中施家向下的集中力P后，由于下半段索松弛退出工作，故力P完全由上半段索承擔(dān)，其索力為p,相應(yīng)的伸長(zhǎng)量為厶（如圖3a所示）。當(dāng)索中存在預(yù)張力PS時(shí)，上下兩段索均會(huì)參與工作，此時(shí)上半段索力變?yōu)镻S+P/2，下半段索力變?yōu)镻S-P/2，相應(yīng)的伸長(zhǎng)量也變?yōu)?/2（如圖3b所示）。圖3c給出了結(jié)構(gòu)在無(wú)預(yù)張力（直線A）和有預(yù)張力（折線BCD）兩種情況下的荷載-位移曲線，其中C點(diǎn)對(duì)應(yīng)下半段索的張力降低為零的時(shí)刻。⑹有預(yù)張力 （c）荷載-位移圖⑹有預(yù)張力 （c）荷載-位移圖團(tuán)3預(yù)抵力的作用示意團(tuán)（2）維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定仍以圖2b為例，當(dāng)A點(diǎn)作用向下的外力后，向上彎的兩根索段中的內(nèi)力會(huì)增加，向下彎的兩根索段中的內(nèi)力會(huì)減??；由于索不能受壓，當(dāng)索中無(wú)預(yù)張力時(shí)，向下彎的兩根索段就會(huì)松弛退出工作，這樣節(jié)點(diǎn)A將失去側(cè)向約束；如果索中存在預(yù)張力，在向下的外力作用下，向下彎的兩根索段內(nèi)力會(huì)減小但仍維持張力狀態(tài)，從而保證節(jié)點(diǎn)的約束充分，維持其穩(wěn)定。2.膜結(jié)構(gòu)的典型形狀膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)是多種多樣的。從其基本構(gòu)成來看，絕大多數(shù)是由鞍形、傘形、拱支式和脊谷式這四種基本形狀演變而來的。深入剖析這四種典型結(jié)構(gòu)形式的曲面構(gòu)成和力學(xué)特點(diǎn),

有助于增進(jìn)對(duì)膜結(jié)構(gòu)中形與力的認(rèn)識(shí)。鞍形(saddleshape)鞍形曲面由四個(gè)不共面的角點(diǎn)和連接角點(diǎn)的邊緣構(gòu)件圍合而成，是典型的互反曲面形式(如圖4a所示)。在這四個(gè)角點(diǎn)中，通常有兩個(gè)對(duì)角點(diǎn)為高點(diǎn)(HP)，另兩個(gè)為低點(diǎn)(LP)。鞍形膜結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件可以是混凝土梁或空間鋼桁架，即形成所謂的剛性邊界；也可以采用邊索,通過對(duì)其施加較大的預(yù)張力形成柔性邊界。由于柔性邊界可以較好地適應(yīng)膜面的變形，避免膜面在安裝和受荷過程中出現(xiàn)褶皺，因而較為常用。對(duì)于菱形平面的鞍形膜結(jié)構(gòu)，可定義兩對(duì)角點(diǎn)間的水平距離L為跨度，高點(diǎn)(或低點(diǎn))與跨中點(diǎn)間的高差f為矢高，f/L為矢跨比(如圖4b所示)。矢跨比是控制鞍形曲面形狀的重要參數(shù)。矢跨比越大，膜面曲率越大，結(jié)構(gòu)剛度就越好；通常矢跨比在1/8?1/12之間。鞍形膜結(jié)構(gòu)的適用跨度較小，一般多用于膜結(jié)構(gòu)小品中。圖4鞍形膜結(jié)構(gòu)曲面示意團(tuán)傘形(conicalshape)傘形膜結(jié)構(gòu)也是常見的張拉膜結(jié)構(gòu)形式之一。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)在于，膜單元的周邊相對(duì)位置較低，多固定在剛性邊梁或柔性邊索上；在膜單元的中部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)高點(diǎn)，多通過獨(dú)立柱、飛柱或懸掛環(huán)的支承來實(shí)現(xiàn)；整個(gè)膜面呈錐形(如圖5所示)。為了避免在高點(diǎn)附近的膜材內(nèi)部應(yīng)力過大，當(dāng)膜單元跨度較大時(shí)，可在高點(diǎn)和邊界支承點(diǎn)之間設(shè)置脊索,以改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳力路徑，避免膜材出現(xiàn)應(yīng)力集中。傘形曲面還可以倒置應(yīng)用于工程中。如)立體圖 fb)剖面團(tuán)@5傘形膜結(jié)構(gòu)曲面示意圖拱支式(archsupportedshape)拱支式膜結(jié)構(gòu)以拱為膜材提供連續(xù)的支承點(diǎn)，結(jié)構(gòu)平面多為圓形或近似橢圓形。當(dāng)跨度較大時(shí)，常在中間拱與下部邊緣構(gòu)件之間布置正交索網(wǎng)。拱支式膜結(jié)構(gòu)多用于封閉式建筑中,如加拿大加爾格里的林賽公園體育中心(LindsayParkSportsCenter)就是典型的拱支式膜結(jié)

構(gòu)。(a):立體圖 構(gòu)。(a):立體圖 (b)剖面圖圖6拱支式膜結(jié)構(gòu)曲面示黃圖4.脊谷式(waveshape)脊谷式膜結(jié)構(gòu)是在兩高點(diǎn)之間布置相互平行的脊索、在兩低點(diǎn)之間布置谷索，高低相間,曲面呈波浪形;脊索和谷索之間的膜面形成負(fù)高斯曲率曲面。當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度較大或荷載較大時(shí),還可在脊索和谷索之間適當(dāng)布置一些橫向的加強(qiáng)索。脊谷式膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)平面多呈矩形，如圖7所示。美國(guó)的丹佛國(guó)際機(jī)場(chǎng)和加拿大的CanadaPlace等，都是典型的脊谷式膜建筑。G)立體團(tuán) (b)剖面圖圖7脊谷式膜結(jié)構(gòu)曲面示意圖盡管上述四種基本形式的造型各不相同，但都遵循一個(gè)原則，即要通過剛性支承構(gòu)件或連接件在膜面內(nèi)形成一系列的高點(diǎn)和低點(diǎn)；這正是互反曲面的基本特征，即互反曲面的邊界不會(huì)位于同一平面內(nèi)。把握了這一原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中就可以根據(jù)支承構(gòu)件的形式(桅桿、拱或吊環(huán))及其對(duì)膜的支承方式(點(diǎn)支承或線支承)，來選取適當(dāng)?shù)哪そY(jié)構(gòu)造型形式。以上四種基本形式僅僅是為了加深理解所作的一種簡(jiǎn)單歸納，實(shí)際膜結(jié)構(gòu)的形狀遠(yuǎn)非如此簡(jiǎn)單，甚至可以說是鮮有雷同；即便是這四種基本形式本身也可以有多種多樣的變形。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，切不可以拘泥于其中，而應(yīng)把握膜結(jié)構(gòu)自然、流暢的精髓，創(chuàng)造出更多的新穎、別致的膜結(jié)構(gòu)作品。膜結(jié)構(gòu)的形狀確定形狀確定的概念形狀確定，或者說找形，是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步。在這一過程中，需要綜合考慮建筑的平面、立面要求和建筑功能以及下部支承條件等因素來確定符合邊界條件和力學(xué)平衡要求的曲面形狀。實(shí)際上，膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的“先建筑，后結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)方式，要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在方案建議階段便緊密結(jié)合在一起，共同確定建筑物的外形。從力學(xué)的角度來看，膜結(jié)構(gòu)的找形問題可以歸結(jié)為求解空間曲面的初始平衡問題。這一問題包含了如下幾個(gè)重要參數(shù)：①結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系；②體力和面力；③結(jié)構(gòu)幾何形狀；④幾何邊界條件；⑤初始預(yù)張力的大小和分布。其中，結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系是指不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接關(guān)系，在計(jì)算機(jī)有限元模型中，也可以將其理解為結(jié)構(gòu)單元之間的連接關(guān)系。體力和面力是指結(jié)構(gòu)自重和外荷載，在找形階段外荷載通常為零。結(jié)構(gòu)幾何形狀是找形階段所要求解的，一般屬于未知量。幾何邊界條件和初始預(yù)張力通常由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)建筑條件和施工條件等因素來綜合確定，是找形階段的主要自變量?？梢哉f，找形就是尋求以上諸多因素的平衡點(diǎn)。形狀確定的一般原則建筑師在構(gòu)思張力膜結(jié)構(gòu)的外形時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：（1） 曲面的彎曲應(yīng)在兩個(gè)方向上互反，即應(yīng)為負(fù)高斯曲面。張力膜結(jié)構(gòu)受風(fēng)壓力和風(fēng)吸力作用，利用方向互反的曲面，可以使膜面在兩個(gè)方向上相互制約，有效傳遞外荷載。（2） 避免出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域。曲面上出現(xiàn)大面積的扁平區(qū)域，意味著曲面的自然剛度低，承受豎向荷載的能力弱，容易積水或積雪；為了增加扁平區(qū)域曲面的剛度，需要給曲面施加非常大的預(yù)應(yīng)力，這就會(huì)導(dǎo)致作用于邊界構(gòu)件上的力很大，甚至無(wú)法實(shí)施。（3） 曲面上的高低起伏宜平緩，避免出現(xiàn)“尖角”。曲率變化過于劇烈會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中。在結(jié)構(gòu)體系布置方面，應(yīng)考慮以下基本原則：（1） 合理確定支承點(diǎn)的位置，以保證膜面具有較大的曲率。沿膜主曲率方向的拱高f與弦長(zhǎng)c之比f(wàn)/c宜大于1/20（參見圖8）。（2） 在條件許可的條件下，宜優(yōu)先選擇柔性邊緣構(gòu)件（索）和活動(dòng)式連接方法（如桅桿頂部采用浮動(dòng)式帽圈、節(jié)點(diǎn)用鉸接連接構(gòu)造），以適應(yīng)變形、保證膜內(nèi)應(yīng)力盡可能均勻，避免在荷載作用下膜材出現(xiàn)應(yīng)力集中或褶皺。（3）對(duì)于比較重要的膜結(jié)構(gòu)，應(yīng)在膜材之外布置適當(dāng)數(shù)量的附加拉索對(duì)主要支承構(gòu)件進(jìn)行固定，以保證結(jié)構(gòu)不會(huì)因膜材的破損而倒塌。（4） 支承結(jié)構(gòu)的布置還要考慮具體的施工過程、二次張拉和膜材更換等問題。（5） 單片膜的跨度不宜超過15米，覆蓋面積不宜超過400米；如果超過此限值，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)索。（6）預(yù)張力的大小需要預(yù)期的形狀和設(shè)計(jì)荷載來確定。在設(shè)計(jì)荷載的作用下，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有維持曲面形狀的拉應(yīng)力值。預(yù)張力過小會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載的作用下出現(xiàn)較大的振動(dòng)；預(yù)張力過大又會(huì)給支承結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）的設(shè)計(jì)和施工張拉帶來困難。通常對(duì)于PVC膜材，預(yù)張力水平為1?3kN/m；對(duì)于PTFE膜材，預(yù)張力水平為3?6kN/m。常用的找形方法用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)找形的方法最早是德國(guó)工程師FreiOtto提出的物理模型法，包括絲網(wǎng)模型法和皂泡模型法等。所謂絲網(wǎng)模型法就是用鋼絲，彈簧等按比例做出物理模型，通過測(cè)量來預(yù)測(cè)實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力性能;皂泡模型法就是在按比例縮小的實(shí)際結(jié)構(gòu)邊界上用肥皂泡模擬膜結(jié)構(gòu)，再利用照相技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。直到上世紀(jì)60年代末期，物理模型法仍是膜結(jié)構(gòu)分析的主要方法。像1967年加拿大蒙特利爾博覽會(huì)的德國(guó)館(GermanPavilion)和1972年建成的德國(guó)慕尼黑奧林匹克體育館(TheMunichOlympicStadium)，都是利用物理模型法來進(jìn)行索網(wǎng)找形的。自上世紀(jì)70年代起，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元方法的發(fā)展，結(jié)構(gòu)找形的數(shù)值方法得到了飛速發(fā)展，各種找形方法層出不窮。從目前應(yīng)用情況來看，得到普遍認(rèn)可并被廣泛應(yīng)用的主要有力密度法、動(dòng)力松弛法和非線性有限元法?？紤]到當(dāng)前已有較多文獻(xiàn)對(duì)這三種方法進(jìn)行過較詳細(xì)的闡述，本文僅對(duì)這些方法的基本原理做概要介紹。力密度法(ForceDensityMethod)力密度法是由Linkwitz、Schek[1]等提出的一種用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形方法，若將膜離散為等代的索網(wǎng)，該方法也可用于膜結(jié)構(gòu)的找形。由于力密度法只要求給出離散后結(jié)構(gòu)各桿件的幾何拓?fù)潢P(guān)系、力密度值和邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，即可建立關(guān)于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的線性方程組，并求得節(jié)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，避免了初始坐標(biāo)錄入問題和非線性收斂問題，因此計(jì)算速度快，計(jì)算精度也能滿足工程要求。力密度法在歐洲較為流行，著名的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件EASY就是用力密度法找形的。動(dòng)力松弛法(DynamicRelaxationMethod)動(dòng)力松弛法是一種求解非線性系統(tǒng)平衡問題的數(shù)值方法，最早是由Day提出的，此后經(jīng)過Barnes的研究工作[2],將這一方法成功應(yīng)用于索網(wǎng)及膜結(jié)構(gòu)的找形中。動(dòng)力松弛法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算穩(wěn)定性好，收斂速度快，而且在迭代過程中不需要形成結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣，因此特別適用于大型結(jié)構(gòu)的計(jì)算。動(dòng)力松弛法的基本原理是，從空間和時(shí)間兩方面將結(jié)構(gòu)體系離散化。空間上的離散化是將結(jié)構(gòu)體系離散為單元和結(jié)點(diǎn)，并假定其質(zhì)量集中于結(jié)點(diǎn)上。如果在結(jié)點(diǎn)上施加激振力，結(jié)點(diǎn)將產(chǎn)生振動(dòng)，由于阻尼的存在，振動(dòng)將逐步減弱，最終達(dá)到靜力平衡。時(shí)間上的離散化，是針對(duì)結(jié)點(diǎn)的振動(dòng)過程而言的；具體說就是，先將初始狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)速度和位移設(shè)置為零，在激振力作用下，結(jié)點(diǎn)開始自由振動(dòng)(假定系統(tǒng)阻尼為零)，跟蹤體系的動(dòng)能，當(dāng)體系的動(dòng)能達(dá)到極值時(shí)，將結(jié)點(diǎn)速度設(shè)置為零；結(jié)構(gòu)在新的位置重新開始自由振動(dòng)，直到不平衡力極小，達(dá)到新的平衡。非線性有限元法(NonlinearDisplacementAnalysisMethod)Haug和Powell在1971年首次將有限元技術(shù)應(yīng)用到索膜結(jié)構(gòu)的找形中,提出了一種基于Newton-Raphson非線性迭代的找形方法。此后，Argyris、Haber[3]等人在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，提出了一系列的改進(jìn)方法。目前，有限元法已成為較普遍的索膜結(jié)構(gòu)找形方法。根據(jù)各種有限元法找形的起始點(diǎn)不同，可將該方法分為兩大類，即從近似曲面開始迭代和從平面狀態(tài)開始迭代。前者是指在找形之前先利用解析方法或某種數(shù)值擬合方法建立與所求解曲面近似的有限元模型，此時(shí)各控制點(diǎn)的坐標(biāo)即為最終坐標(biāo)；再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非線性有限元迭代，得到最終的初始平衡曲面。后者是指起始有限元模型為平面狀態(tài)，此模型僅滿足結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系；在此基礎(chǔ)上，利用非線性有限元程序，通過逐步改變控制點(diǎn)的坐標(biāo)并進(jìn)行平衡迭代，最終求得初始平衡曲面。顯然，從近似曲面開始迭代找形要比從平面狀態(tài)開始來得有效，且所選用的近似曲面越接近初始平衡狀態(tài)，計(jì)算收斂速度越快；但近似曲面模型的建立要比平面模型復(fù)雜得多，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)尤為如此。由于膜結(jié)構(gòu)找形問題是一個(gè)靜力過程，且一般不考慮外荷載的作用，因此通過找形得到的初始平衡形狀與材料力學(xué)特性(本構(gòu)關(guān)系)無(wú)明顯關(guān)系，即結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)僅與預(yù)張力的大

小和分布以及支承點(diǎn)的位置有關(guān)?；谶@一特性，在用有限元法找形時(shí)，可不必輸入材料的真實(shí)本構(gòu)。通常為了獲得較均勻的膜面預(yù)張力分布，多采用小楊氏模量或者干脆略去剛度矩陣中的線性部分。5.膜結(jié)構(gòu)的建筑功能要求1.膜面雨水的排放膜結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)有足夠的坡度以妥善解決排水和積雪問題，以免引發(fā)重大工程事故。通常，膜面的坡度應(yīng)不低于10%。多數(shù)膜結(jié)構(gòu)采用無(wú)組織排水方式，此時(shí)應(yīng)注意雨水對(duì)墻面和地面的污染。利用建筑物自身的某些形狀特點(diǎn)，可設(shè)置有組織排水。例如，對(duì)于某些倒傘形膜屋面，可以利用傘尖處的柱子兼作為排水管（如圖9a所示）；對(duì)于某些與建筑物相連的膜結(jié)構(gòu)，可以利用與建筑物連接處的低點(diǎn)喇叭口來搜集雨水，再通過落水管排到地面（如圖9b所示）；鞍形膜可沿邊索焊豎起的膜布或焊膜套并在其中穿塑料管，以抬高邊緣從而將雨水引導(dǎo)到低點(diǎn)后通過排水管排至地面（如圖9c所示）；對(duì)脊谷式膜結(jié)構(gòu)，可在谷索部位的膜材連接處設(shè)置槽鋼使雨水沿凹槽流出（如圖9d所示）a.倒傘形腫面利用相應(yīng)的柱子兼作雨水管b.利用與建筑物連接處的低點(diǎn)喇叭口搜隼雨水c.在邊索處焊接軟管來引導(dǎo)雨水 a.倒傘形腫面利用相應(yīng)的柱子兼作雨水管b.利用與建筑物連接處的低點(diǎn)喇叭口搜隼雨水c.在邊索處焊接軟管來引導(dǎo)雨水 d.使雨加沿谷索處的凹摑涼出E9幾種有組織排水方式2.防火與防雷PTFE膜材是不可燃材料，PVC膜材是阻燃材料。對(duì)于永久性膜建筑，宜選用不可燃類膜材。當(dāng)采用阻燃類膜材時(shí)，應(yīng)根據(jù)消防部門的要求采取適當(dāng)措施。例如，應(yīng)保證建筑物的頂棚與地板之間的距離在8米以上，并且避免膜材及其連接件與可能存在的火源接觸。建

于建筑物頂層或空曠地段的膜結(jié)構(gòu)要采取防雷措施。圖10為一種防雷構(gòu)造。3.采光膜材的透光性較好，如PTFE膜材的透光率約為8-18%,PVC膜材的透光率約為6-13%,TENARA膜材和ETFE膜材的透光率更高。在陽(yáng)光的照射下，由于漫散射的作用，建筑物內(nèi)部明亮，在白天通常不需要照明。這一特點(diǎn)使得膜結(jié)構(gòu)特別適用于體育設(shè)施、展覽廳和天井等對(duì)采光要求較高的建筑物。當(dāng)采用內(nèi)部照明時(shí)，燈具與膜面應(yīng)保持適當(dāng)距離，以防止燈具散發(fā)出的熱量將膜面烤焦,參見圖11。^10—種防雷構(gòu)造圖1^10—種防雷構(gòu)造圖1，燈具與膜面過近導(dǎo)致膜面烤焦4.聲學(xué)問題膜結(jié)構(gòu)的聲學(xué)問題包括對(duì)內(nèi)部聲音的反射和對(duì)外部噪聲的屏蔽兩方面。膜材織物對(duì)聲波振動(dòng)具有很強(qiáng)的反射性，這種反射性會(huì)使音樂演出的聲音變得惡劣并使人很難聽清講話的內(nèi)容。對(duì)于某些具有內(nèi)凹面的建筑，如充氣膜結(jié)構(gòu)或拱支式膜結(jié)構(gòu)，頂棚會(huì)使聲波反射匯集。聲波在穿過織物時(shí)的衰減也是需要考慮的，通常單層膜的隔音性能僅在10dB左右。在膜內(nèi)加裝輕質(zhì)、多孔的織物襯墊，可以有效地減弱聲波的反射并增加聲波傳播的衰減。但這樣處理會(huì)影響到建筑物的采光和防火性能。另一種方法是在膜結(jié)構(gòu)頂棚上每隔一段距離懸掛一些標(biāo)牌，以增加對(duì)聲波的吸收，并改變頂棚的曲線造型從而改變反射方向。5?隔熱、保溫與通風(fēng)膜結(jié)構(gòu)建筑的保溫隔熱性能較差，目前廣泛采用的膜材還不能很好地隔絕外部溫度的影響。單層膜材的保溫性能大致相當(dāng)于夾層玻璃，故僅適用于敞開式建筑或氣候較溫和的地區(qū)。當(dāng)建筑物的保溫性能有較高要求時(shí)，可采用雙層或多層膜構(gòu)造。一般兩層膜之間留有25?30cm左右的空氣隔層。當(dāng)采用雙層膜構(gòu)造時(shí)，透光性將明顯降低（PVC或PTFE雙層膜的透光率在4%?8%左右）。雙層膜還應(yīng)注意解決內(nèi)部結(jié)露問題。當(dāng)用于游泳池、植物園等內(nèi)部濕度較大的建筑時(shí),濕空氣接觸膜內(nèi)表面易產(chǎn)生結(jié)露。此時(shí)，可采取對(duì)室內(nèi)通風(fēng)、安裝冷凝水排出口或安裝空氣循環(huán)系統(tǒng)等措施。傘形膜結(jié)構(gòu)