设计院在膜结构设计中的作用探讨

银旭生,徐晓壮

（辽宁近海建筑设计研究院有限公司,沈阳 110000）

设计院在膜结构设计中的作用探讨

银旭生,徐晓壮

（辽宁近海建筑设计研究院有限公司,沈阳 110000）

摘要：随着科学技术的发展，膜结构逐渐成为一种新型的建筑形式，与传统建筑相比，膜材既可作为覆盖材料，膜结构建筑是建筑设计与结构设计结合的产物，建筑师要充分的了解膜结构技术才能将其充分的运用到设计当中[1]。

关键词：膜结构应用；研究院；结构设计

1　概述

膜结构适应性设计应该从整体观出发，应该不断调整膜结构建筑自身结构来适应客观外部条件的系统行为。本文主要基于膜结构的基本性能，从建筑设计方法出发，研究膜结构适应性，总结分析归纳膜结构的创作规律，分析它在不同环境下应考虑的因素，初步提出一个针对膜结构建筑适应性设计手法和原则[2]。

2　膜结构在设计中出现的问题

针对目前膜结构设计中的存在的问题，想和大家探讨一个最基本的问题：在膜结构设计中，我们的设计院应该在膜结构的设计中做什么？

在一些项目中，我们的设计院在膜结构的设计和分析过程中被，基本把工作全部委托给专业膜结构公司。究其原因可以概括为以下几点：

一是我们的研究人员出于无奈；相对而言，主要是由于大家对索膜结构不是很了解，膜结构设计经验比较少，所以做起来比较困难，自己没有办法，只能把膜结构设计委托给专业膜结构公司。

二是我们设计人员缺乏分析手段；我们设计人员现在的学历都很高，很多人在大学甚至研究生读书期间的研究方向主要还是膜结构，所以他们对膜结构的计算分析对他们来说并不是问题，特别是目前大设计院更是如此，但是目前在膜结构设计中缺少相应的分析工具是普遍存在的问题。

三是我们很多研究院人员不愿意做。这也是目前国内设计院普遍存在的问题，对于那些难、烦、特殊的项目，多数情况下都是我们都是分包给专业公司和一些高校，而给我们设计人员留出更多的时间去做获得经济效益更大的项目。目前几个国内知名的设计院也是如此[3]。

有时候委托给专业膜结构公司也不失为一个可行的办法，但是存在一些潜在的问题。

（1）膜结构公司基本上都是技术人员，而在建筑专业上偏弱，满足不了预定的设计意图；

（2）通常膜结构公司以施工为主业，设计水平明显低于设计院；

（3）大多数情况下膜结构公司以便于施工为目标，会降低工程的设计水平；

（4）设计院对膜结构设计和施工过程起不到控制作用，最终结构是否合理、施工是否满足设计要求无法进行有效的判别。

3　设计院在膜结构设计中起到的作用

所以对于大型膜结构，设计院不能把整个设计工作委托给膜结构公司，而应该做一些必要的工作。根据参与世博轴膜结构的计算分析经验，我觉得设计院可以在以下几个方面多做些工作。

（1）根据建筑要求，提出设计目标；这个问题在工程中比较重要。建筑外形实际上是应该由建筑师提出的，而膜结构存在找形问题，所以建筑师往往要求结构工程师来定。但是找形又不是唯一的，不同的内力分布就会找到一个不同的建筑外形，不同的形状直接影响到建筑的效果。值得提出的是，不同的建筑外形可能直接影响到工程的经济性。因为有些形状比较难实现，可能需要较大的预应力，带来的问题就是使用更多的材料和施工技术上的难度。所以，合理的建筑外形应该是由结构工程师和建筑师合作反复推敲确定的[4]。

（2）给出荷载、边界等设计条件，控制设计过程；设计是设计院的强项，所以对于复杂膜结构，荷载取值、边界条件等设计条件应该由设计院来定，特别是风荷载，可能荷载规范上查不到相关数据，膜结构公司相对经验比较少。合理确定风荷载取值，也是保证膜结构经济性的关键措施。

（3）给出力、位移等控制条件，控制设计目标；虽然我国有索结构和膜结构方面的规范和规程，但是相对而言，还不是很完善，对于一些特殊问题，比如膜片位移、拉索位移等具体问题，还需要设计人员查阅相关工程资料才能确定。这些细节，只能自己动手仔细研究，膜结构公司通常不会那么尽力。

（4）参与计算过程，采用不同的计算软件，并将计算结果与膜结构公司计算结果进行对比、校核；如果想了解和把握结构的受力性能，必须自己动手计算才行。现在的分析工具比较多，比如EASY、ANSYS、3D3S等，可以采用任何一款软件，将计算结果与膜结构公司的计算结果进行对比校核，这样才能保证计算结果的正确性。如果设计院确实没有计算能力，可以请第三方参与计算，毕竟，工程计算的正确性和合理性才是最关心的。这里与大家分享一下，世博轴膜结构是由4家计算单位分别采用4款不同的软件进行计算的。所以，关键的时候不要省不该省的钱。

4　结论

索膜结构的设计和施工必须紧密结合，不能把施工和设计分离考虑。因为施工的可能性和可实施性直接决定最终的设计结果和施工质量，所以设计中必须与膜结构公司加强联系，及时沟通。最好的办法是设计过程中让膜结构公司提前参与计算。这样膜结构公司专业人员可以及时提醒设计中的不合理之处，最重要的是设计人员可以随时请教膜结构专业人员。

参考文献：

[1]杨庆山，姜忆南.张拉索一膜结构分析与设计[M].科学出版社，2004.

[2]陈务军.膜结构工程设计[M].中国建筑工业出版社，2005.

[3]海诺·恩格尔.结构体系与建筑造型[M].天津大学出版社，2003.

[4]布正伟.现代建筑的结构构思与设计技巧[M].天津科技出版社，1986.