四、ETFE膜結構幕墻設計要點
1．ETFE在方案階段需要考慮的要點
（1）預
張力的大小及張拉方式；
（2）根據控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式；
（3考慮膜面及其
固定件的形狀以避免積水（雪）；
（4）關鍵節點的設計，以避免
應力集中；
（5）考慮膜材的運輸和
吊裝；
（6）
耐久性與防火考慮。
2．ETFE膜結構幕墻設計階段的要點
（1）保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的
剛度和美學效果；
（2）細化
支承結構，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；
（3）簡化膜與支承結構間的連接節點，降低現場施工量。
4． ETFE膜結構幕墻研究的主要問題有
（1）找形（Form-finding）或更進一步叫“形態理論”；
（2）考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應；
（3）結構在風荷載作用下的動力
穩定性；
（4）裁剪優化；
（5）膜與索及支承結構間的相互作用。
五、ETFE膜結構幕墻設計風荷載探討
（3）膜結構最大風荷載時，變形較大，其形狀和初始形狀可能會有較大區別，傳統的按初始形狀確定
風載體形系數的方法可能誤差較大，按照受載變形后的形態來確定風載體形系數又是一個
非線性課題，加上膜結構的外形變化多異，現行荷載規范中，鮮有關于膜結構風載體形系數的具體條款。在參照現有規范確定膜結構幕墻的風荷載時，理解不同，設計取值常相差很大。因而幕墻風載體形系數宜以
風洞試驗為準。
（4）膜結構風洞實驗很重要，但費用昂貴。早在70年代，日本大阪萬國
博覽會美國館就做過膜結構風洞實驗[ 2 ]。風載過大破壞的例子，日本熊本穹頂的跨度107m、直徑128m、高40m，膜結構為周邊支撐，雙層充氣膜的設計
風壓302kgf/㎡，常時內壓30mmAq，強風（高10m處的平均風速15m/s）時內壓60mmAq，內壓由三臺鼓風機維持。1999年18號臺風使日本熊本穹頂的雙層充氣膜結構破壞，現場實測風速（高10m）：10分鐘平均風速是27.6m/s，瞬間最大風速49.3m/s，為該地區400年的最大風速。破壞現象為1層大型回轉
門鎖定破損，22處打開，上層索一根折斷，二層空氣膜的上膜、下膜破損，支撐結構損壞，雙層玻璃全部破損。
（5）膜結構幕墻反轉設計：膜
曲面在曲率增大時，風、雪等荷載將引起大變形。支撐膜的情況下，大曲率時風荷載引起曲率反轉也時有發生，在最大風荷載時不允許某種程度的反轉相當困難時，反轉的設計是必要的。
（6）在膜結構幕墻的分析設計中，是否要考慮材料的非線性及各向異性性能？通常
預應力不超過5%的抗拉強度、工作應力不超過20%的抗拉強度的范圍內，為簡便設計計算，一般可假定膜材料為正交異性的線
彈性材料， 認為膜材是處于彈性階段，亦即不考慮材料的非線性。
（7）膜結構幕墻的安全系數。對于膜結構而言，任何情況下不允許膜中有無應力狀態。在高應力狀態下，膜材料的抗拉強度越高，越不易發生徐變和老化；其次，在大跨度膜結構中，膜中應力往往較大，且對膜的安全度要求較高，一般在長期荷載作用下，安全系數取6～8；在短期荷載作用下，安全系數取4。安全系數考慮了以下幾種不利因素：膜材料本身的強度和彈性常數有較大的變異性；膜結構計算假定及計算結果的不精確性；膜材料雙向應力測試與實際情況的差異；紫外線照射下膜材的老化；膜材的疲勞；膜材制作和施工過程中的劃傷和折迭等。
幕墻膜結構的膜材必須具有較高的抗拉強度及抗
撕裂強度。但膜材平面內的抗壓、
抗彎強度幾乎為零，
抗剪強度也很低，并具有一定的各向異性和材料幾何非線性性質，使用時又易發生應力松弛和徐變，因而在膜結構分析計算中如何正確地確定膜材的各項力學參數及與結構關系將是一項極其繁瑣而又必不可少的事情。
六、結 束 語
膜結構是21世紀“
綠色建筑體系” ，ETFE膜材是21世紀“
綠色建材”。目前，在全球范圍內
索膜結構無論在工程界還是在科研領域均處于熱潮中。“鳥巢”、“水立方”、的方案采用膜結構幕墻和屋頂順應了這一熱潮，激了我國索膜建筑和膜材事業的發展，近年來我國建筑市場對索膜
建筑技術和膜材的需求明顯有大幅度增長的趨勢，國外各大著名索膜技術和膜材專業公司紛紛登陸我國，隨著現代科技的進一步發展，使人類面臨著保護自然環境的使命。因此，天然材料和傳統的古老
建筑材料必將被輕而薄且保溫隔熱性能良好的高強輕質膜材所取代，其在建筑幕墻和屋頂領域內更廣泛的應用是可以預見的。
主要參照文獻：
1．《現代空間結構》 劉錫良編著 天津大學出版社
2．《索和膜結構》 張其林編著 同濟大學出版社
3．Cristian.Schittich.BuidingSkins,Birkhauser.Basel.Boston.2001
4．《膜結構設計理論》 關富玲等著 浙江大學空間結構中心
5．《High-tech para high-tech》 La arquitectura las empresdel futuro
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