下载文档原格式
ADINA膜结构分析概略西南交通大学土木学院余志祥膜结构分析主要包括三个流程：找形分析，荷载分析和裁剪分析。
找形阶段也有个别学者将其细分为找形与找态。
国外专业的膜结构设计软件价格昂贵，利用常见的通用分析平台进行膜结构设计是一种可行且可替代的办法，但目前裁剪分析还得依靠自编程序或者专业的裁剪软件实现。
02年的时候，我利用ANSYS摸索了一套膜结构找形、荷载分析的方法，并发布在专业论坛，实践证明其具有较高通用性，且结果较准确，并且还应用在了个别实际工程中。
膜结构主要分为张拉膜、骨架膜以及充气膜三大类，就找形方法而言，三者基本相似，但在分析方法上，充气膜存在明显差别。
无论张拉膜抑或骨架膜，通过找形分析之后获得的结构物理模型基本上算是确定模型，但充气膜在获得初始形态之后仍然不具有确定性，因为这个初始态和必须和相应的气压对应，且在充气膜受荷过程中互动变化，不如张拉膜或者骨架膜，可以在膜材内部导入相应的应变场保持其初始形态和初应力场的对应，保持其形态、应力在受荷阶段实现自动呼应。
充气膜要模拟其膜面内压，必须引入第三方介质，即空气场并保证荷载、结构、内压场互动呼应。
基于ADINA卓越的非线性分析能力，进行膜结构分析主要有几个关键点，首先说张拉膜结构和骨架膜。
1、根据建筑设计确定其初始平面形状。
这个形状称为零状态形状，可以为平面，也可以为一个实际模型较为接近的三维曲面形态。
2、膜单元采用adina的2D Solid，并设置相应的单元选项为3D membrane。
索单元可以直接用truss单元等代，两种材料均可直接采用线弹性材料。
3、膜面网格采用三节点三角形或者四节点四边形。
单元列式为线形完全积分格式。
根据非线性计算的收敛难易程度，可以关闭非协调元模式。
4、将索和膜材弹性模量降低1000倍，设置支座提升量、增量分析参数，为获得结构找形初始形态完备分析参数。
小弹性模量方法的本质在于让材料自由“伸长”，但内应力却几乎可以不变。
索⽹结构及膜结构常⽤的找形⽅法——动⼒松弛法
动⼒松弛法是⼀种求解⾮线性系统平衡问题的数值⽅法，最早是由 Day提出的，此后经过 Barnes的研究⼯作，将这⼀⽅法成功应⽤于索⽹及膜结构的找形中。
动⼒松弛法的优点是计算稳定性好，收敛速度快，⽽且在迭代过程中不需要形成结构的总体刚度矩阵，因此特别适⽤于⼤型结构的计算。
动⼒松弛法的基本原理是，从空间和时间两⽅⾯将结构体系离散化。
空间上的离散化是将结构体系离散为单元和结点，并假定其质量集中于结点上。
如果在结点上施加激振⼒，结点将产⽣振动，由于阻尼的存在，振动将逐步减弱，最终达到静⼒平衡。
时间上的离散化，是针对结点的振动过程⽽⾔的；具体说就是，先将初始状态的结点速度和位移设置为零，在激振⼒作⽤下，结点开始⾃由振动（假定系统阻尼为零），跟踪体系的动能，当体系的动能达到极值时，将结点速度设置为零；结构在新的位置重新开始⾃由振动，直到不平衡⼒极⼩，达到新的平衡。
浅谈张拉膜结构设计理论及分析方法摘要：张拉膜结构是一种新型的空间张拉柔性体系。
与传统结构体系相比，张拉膜结构有着自己独特设计理论及分析方法，其设计理论主要包括形态分析、荷载分析和裁剪分析三方面。
本文对张拉膜结构的设计理论和分析方法加以总结。
关键词：张拉膜结构；形态分析；荷载分析；裁剪分析引言张拉膜结构是依靠膜面自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同作用构成的结构体系，其基本组成单元是支撑柱、张拉索和覆盖的膜材。
张拉膜结构通过对索膜施加的预应力，使结构张成具有一定几何外形的空间曲面来承受外力的作用。
由于以上特性，张拉膜结构已成功应用于许多大型建筑物[1，2，3，5]。
1 张拉膜结构的设计内容张拉膜结构设计内容主要包括三方面：形态分析、荷载分析和裁剪分析[1]。
张拉膜结构为柔性结构，在对膜面施加预张力之前，其外形完全不确定，也不能承受任何外荷载。
对膜面施加预张力后，张拉膜结构才具备特定的外形并保持应力平衡状态，成为可以承受外部荷载的结构[4，5]。
张拉膜结构设计的第一个阶段就是形态分析，即寻找一种既能满足建筑造型和功能的要求，又能保持某种自平衡预应力分布状态的结构初始几何形状。
确定张拉膜结构的几何外形后，就进入荷载分析阶段，综合考虑安全性、经济性指标，确定荷载作用的合理取值及相应的组合，根据其受力状态，验算膜结构是否满足极限抗拉强度和实际使用功能的要求。
完成荷载分析之后，再进行张拉膜结构的剪裁分析。
经过形态分析得到的膜结构几何外形通常为三维不可展曲面。
张拉膜结构的空间曲面形状最终是由许多块裁剪过的小块膜材拼接形成的。
裁剪分析就是在考虑预应力的施加分区、薄膜材料的性能、幅宽及单元划分策略的前提下，寻找适合的裁剪线位置及其分布，划分裁剪条元，计算设计二维平面膜材的裁剪下料图[2，5]。
2 形态分析形态分析一般有两种设计方法：找态分析和找形分析。
（1）找态分析：以几何形状作为已知，先由建筑师给出一个初始的几何形状（包括边界线和边界点，以及曲面内几个形状控制曲线或控制点）和约束条件，而后在其上作用节点力。
摘要膜结构系统是由膜、索、桅杆、梁柱、基础等组件组成的，可以创造出优美的曲面造型；可以覆盖大跨度空间，并且重量轻，具有优异的结构特性。
同时，膜结构在照明、声学、防火、保温、节能与自洁等方面也具有许多优点。
现代意义上的膜结构在国外经过30多年的发展已经趋于成熟。
自1997年上海八万人体育场建成以来，膜结构在我国内地已得到较多应用，被广泛应用于体育场、展览馆、加油站等建筑中。
膜结构的组件与传统结构中的构件截然不同，其连接方式与传统结构中构件连接方式差别也非常大。
膜结构施工与传统结构施工最大的不同在于膜结构的节点连接。
本讲义对膜结构的节点连接进行了比较系统的概括，主要体现在以下几方面：一、.综合阐述了膜结构中各类材料的性能及其特性；二、将膜结构中的各类节点进行了新的分类，使之条理更加清晰；三、分析了膜结构的节点受力特点，并提出膜结构中节点的设计原则和要求；四、对膜结构的节点按类别进行了系统的介绍；五、对典型节点进行了受力分析；本讲义的编写得到了土木工程学院领导的大力支持，在此表示感谢。
由于本人水平有限，加之时间仓促，讲义中谬误之处在所难免，望读者及时提出批评指正。
目录第一章绪论 (3)第二章膜结构体系及其组成材料 (10)2.1 膜结构体系 (10)2.2 膜结构组成材料 (17)第三章膜结构节点构造 (26)3.1膜结构节点分类、特性及其设计要求 (26)3.2 膜材连接节点 (30)3.3 索材连接节点 (53)3.4支承骨架连接节点 (59)第四章工程实例―徐州“月影风帆”膜结构改造设计 (65)第一章绪论人类的建筑活动从远古时期的帐篷到现代空间结构的膜结构，经历了漫长的发展历程。
认识膜结构的发展历程有助于我们认识建筑膜结构技术的演变规律，更好地进行建筑设计。
一、膜材的发展概况远古时期，人类最早的居所是帐篷。
它采用树皮、兽皮作帏幕，用石材、树干等作支承，以后逐渐发展为天然合成材料，如棉纱、毛纺、帆布等。
SMCAD索膜结构设计系统软件上海交通大学结构工程研究所二OO三年七月膜结构设计系统SMCAD●概述●建模系统SMPREP●找形分析系统SMFORM●荷载分析系统SMANA●裁剪分析系统SMCUT.概述●功能●独立的图形环境●数据格式●基本操作.数据格式基本操作●设置过滤器●命令嵌套●动态调整视图●捕捉节点●半带宽优化.建模系统SMPREP●概述●技术手段及解决的主要问题●程序简介.SMPREP 概述●SMPREP 主要功能●适宜膜结构几何模型生成的图形环境.SMPREP 主要功能●生成膜结构图形●施加荷载●处理边界条件●定义单元特征●生成有限元分析数据.SMPREP技术手段及解决的主要问题●采用面向对象式的建模方式，非常便捷地生成双曲面、锥体等膜结构模型●近似考虑风荷载体型系数●任意施加荷载●膜面平面投影重叠●膜片分离.生成双曲面双曲面示例生成锥体近似考虑风荷载体型系数体型系数任意施加荷载膜面平面投影重叠膜片分离S M P R E P 程序简介找形分析系统SMFORM●概述●技术手段及解决的主要问题●程序简介.SMFORM概述●采用的理论方法●SMFORM 主要功能.SMFORM 主要功能●确定索膜结构的初始形状●进行索膜结构预应力作用下内力分析●定义索、膜预应力●定义构件特性●生成实体模型.生成实体模型SMFORM技术手段及解决的主要问题●对整体结构进行找形●定力索、定长索的区别●动态显示找形过程●多种控制手段●随时调整预应力●灵活的找形过程.定力索、定长索的区别多种控制手段荷载分析系统SMANA●概述●技术手段及解决的主要问题●程序简介.SMANA概述●采用的理论方法●SMANA 主要功能.SMANA 主要功能●进行索膜结构在荷载作用下内力分析●显示各种计算结果●生成计算书或结果图形●调整构件特性●生成实体模型.。
膜结构设计主要分成以下四大部份：1、膜材料的组成和分类2、膜结构的形状确定3、膜结构的荷载分析4、膜结构的裁剪分析1、膜材料的组成和分类通俗地讲，膜材就是氟塑料表面涂层与织物布基按照特定的工艺粘合在一起的薄膜材料。
常用的氟素材料涂层有PTFE（聚四氟乙烯）、PVDF （聚偏氟乙烯）、PVC（聚氯乙烯）等。
织物布基主要用聚酯长丝（涤纶PES）和玻璃纤维有两种。
膜材的粘合就是将涂层与基材合二为一组成整体。
建筑结构所用的膜材大多是以压延成型和涂刮成型的。
所谓压延成型，就是将选定的软PVC 经塑炼后投入压延机，按照所需厚度、宽度压延成膜，立即与布基粘合，再经过轧花、冷却即可制得压延膜材。
而涂刮成型，则是将聚氯乙烯糊均匀地涂或刮在布基上，再加热处理即可获得涂刮膜材，普遍的是采用刮刀直接涂刮，也有采用辊式涂刮的。
根据表面涂层（Coating）和织物基材（Layer）不同，膜材料分为三大类：（1）A类膜材是玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂（PTFE），这种膜材的化学性能极其稳定，露天使用寿命达25年以上，为不燃材料（通过A级防火测试）。
（2）B类膜材料是玻璃纤维布基上敷硅酮涂层，由于膜材自身性能欠佳，现在基本不再使用。
（3）C类型膜材料是聚酯长丝布基上涂聚氯乙烯树脂（PVC），这种膜材受自然条件如日晒雨淋等影响较大，一般使用寿命为10年至15年，是难燃材料（通过B1级防火测试）。
1.3膜材料的性质膜作为继木材、砖石、金属、混凝土之后的第五代建筑结构材料，具有显著的自身特性。
第一代木材和第三代钢材拉压性能均良好，第二代砖石和第四代混凝土则只具备良好的抗压能力，作为第五代的膜材料则只能受拉，没有承压和抗弯曲能力，这是膜的最本质的特征。
具体地讲，膜材的主要特征如下：（1）拉伸性能膜材的拉伸性能包括拉伸强度（TensionnStrength）、拉伸模量（ModulusofElasticity）和泊松比（Poisson‘sRatio）三个力学指标。
Building Structure3D3S 软件园地某索膜结构的找形分析 3D3S 软件研发部（同济大学 上海 200092）有一个索膜结构的模型，结构由索桁架、支撑索桁架的钢立柱、钢立柱后背拉索和膜结构组成，索桁架的下弦也是膜结构的脊索，结构模型的透视图和立面图如图1和图2所示。
图1 结构模型透视图图2 结构模型立面图某用户在用3D3S 软件对这个结构做找形设计时将钢柱下侧后背索和上侧后背索设成主动索，膜预张力3kN/m 2，膜和索桁架下弦索设置在膜层，其余设置在支撑层；在用<找形>→<精确找形>→<索膜＋支撑体系（不考虑位移协调有限元）>找形时程序出现如下错误提示：We learn we go 图3 用户找形错误提示为了分析出错的原因，我们先来了解一下3D3S初始形态分析的过程。
3D3S 软件里索的定义分为主动索和被动索。
所谓主动索，计算分析时保证其预张力为用户定义值，索完全松弛后的几何原长实际是变化的，旨在模拟施工过程中索张拉滑动的过程。
所谓被动索，计算分析时不控制其索力，根据所建模型中索的长度L ，以及施加的预张力P ，采用下式确定索完全松弛的几何原长，分析过程中该原长不变化。
EA NL L L −=0 式中：L 0为构件原长，L 为构件模型长度，N 为定义的索力，EA 为构件属性。
3D3S 软件提供5种初始形态确定的方法。
（1）索膜体系—有限元法； （2）索膜体系—力密度法； （3）索膜＋支承体系—有限元法； （4）索膜＋支承体系—力密度法； （5）索膜＋支承体系—有限元索杆梁膜法； 方法1、方法2是索膜结构的初始形态确定。
方法3、方法4是两阶段的形状确定方法，第一阶段将支承体系全约束，按方法1或方法2进行索膜结构初始形态确定；第二阶段约束索膜结构，将索膜结构体系支座的反力反向施加到支承体系上，对支承结构进行索梁体系线性找形。
分析完成后，支承结构的位置不变，整个平衡状态建立在原建模位置上。
之后，充气膜结构建筑相继出现在大中型体育场馆以及展览场馆中，得到世人的瞩目以及束自社会更多的关注．其中典型的有：１９７３年美国加利福尼弧州圣兜拉勒人学活动中心（图１．３）、１９７５年美国密歇投州庞蒂亚克“银色穹项”、】９８８年建造的东京后乐园棒球馆（图１．４）等等。
圈１．１富十馆
Ｈ１．２Ｊ、岛巨浪馆
图１．３圣克拉勒大学活动中心
图１．４东京后乐园棒球馆
然而，充气膜结构作为大跨度体育场馆屋顶，由于在恶劣天气时维护不当，曾出现过多次事故。
轻者屋面下瘪，重者膜材被撕裂，砸坏了下面的设旌，这些事故虽然只造成了一些财产损失，并没有人员伤亡，但在公共建筑中屋面问题，还是引起了公众的关注。
同时，充气膜结构在使用过程中需要不断能源供应，致使运行维护费用高；空压机与新风机的自动控制系统和融雪热气系统隐禽事故率高：室内过大的超压环境下人体的排汗、耗氧与舒适性等问题没能很好解决，这些甚至导致了人们对充气膜结构提出了疑问。
因此，在上个世纪８０。
膜结构识图教学1、膜结构找形的重要性膜结构找形是膜结构设计的起始步骤，在这一过程中，需要综合考虑建筑的平面、立面要求和建筑功能，以及下部支承条件等因素来确定符合边界条件和力学平衡要求的曲面形状。
实际上膜结构的设计打破了传统的“先建筑，后结构”的设计方式，要求建筑师和结构师在方案建议阶段便紧密结合在一起，共同确定建筑物的外形。
2、膜结构找形注意事项（1）曲面的弯曲应在两个方向上互反，即应为负高斯曲面。
张力膜结构受风压力和风吸力作用，利用方向互反的曲面，可以使膜面在两个方向上相互制约，有效传递外荷载。
（2）避免出现大面积的扁平区域。
曲面上出现大面积的扁平区域，意味着曲面的自然刚度低，承受竖向荷载的能力弱，容易积水或积雪。
为了增加扁平区域曲面的刚度，需要给曲面施加非常大的预应力，这就会导致作用于边界构件上的力很大，甚至无法实施。
（3）曲面上的高低起伏宜平缓，避免出现“尖角”。
曲率变化过于剧烈会导致应力集中。
（4）合理确定支承点的位置，以保证膜面具有较大的曲率。
沿膜主曲率方向的拱高与弦长之比宜大于1：20。
（5）在条件许可的条件下，宜优先选择柔性边缘构件（索）和活动式连接方法（如桅杆顶部采用浮动式帽圈、节点用铰接连接构造），以适应变形、保证膜内应力尽可能均匀，避免在荷载作用下膜材出现应力集中或褶皱。
（6）对于比较重要的膜结构，应在膜材之外布置适当数量的附加拉索对主要支承构件进行固定，以保证结构不会因膜材的破损而倒塌。
（7）支承结构的布置还要考虑具体的施工过程、二次张拉和膜材更换等问题。
（8）单片膜的跨度不宜超过15米，覆盖面积不宜超过400米。
如果超过此限值，应适当增设加强索。
（9）预张力的大小需要预期的形状和设计荷载来确定。
在设计荷载的作用下，应保证结构内部具有维持曲面形状的拉应力值。
预张力过小会导致结构在风荷载的作用下出现较大的振动。
预张力过大又会给支承结构（包括基础）的设计和施工张拉带来困难。
通常对于PVC膜材，预张力水平为1-3kN/m，对于PTFE膜材，预张力水平为3-6kN/m。
膜结构找形及节点分析摘要：文章概要对比分析了各种膜材料的物理特性及其力学性能，膜结构形状的类型及各种类型的特点及适用范围，并着重分析了应用广泛的张拉式结构型式，简要概括了膜结构常用的找形方法和节点连接方式，最后通过上海世博挪威馆实例分析了膜结构的连接和主要的节点构造，结果表明了木结构和膜结构结合的可行性和可靠性。
关键词：膜材膜结构形状找形分析节点连接0引言膜结构与传统的建筑结构相比，形体多样、重量轻，可获得较大跨度的建筑空间，具有较好的经济效益。
膜结构的加工和制作均在工厂内完成，仅在现场安装即可，与混凝土结构相比大大缩短了了施工工期。
膜结构具有易拆，易建，易搬迁和易更新的特点，膜结构具有较低的能耗、较高的反射性和较低的吸光率，已被广泛用于大型的体育场馆和公共建筑。
如美国丹佛国际机场，英国的格林威治的“千年穹顶”张拉膜结构。
近年来我国的膜结构也有了较快的发展，上海八万人体育场馆成为我国第一个永久性的膜结构工程，2008年奥运场馆“鸟巢”及2010年上海世博轴的建成表明了膜结构在我国得到了较快的发展。
这种独特的建筑形式得到了越来越多的关注和发展。
本文主要从膜材，膜结构类型的选择及找形方法和节点连接方面分析了膜结构的特点，并结合上海世博挪威馆分析了膜结构的应用。
1膜材料物理及力学性能分析膜材料主要有PVC膜材，PTFE膜材及ETFE膜材，其物理力学性能对比分析见表1。
表1：膜材材料物理及力学性能指标比较2膜结构形状及特点分析2.1 骨架式 骨架式膜结构以钢构或集成材料构成屋顶骨架在其上张拉膜材的构造形式。
其下部支撑安定性高，因屋顶造型比较单一，开口不易受限制，具有经济效益高等特点，广泛应用于任何大小规模的空间。
2.2 充气式充气式膜结构的基本形式有气承式、双层或多层气垫式、气肋式等。
充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边并利用送风系统到室内使气压上升到一定压力以后室内外产生一定的压力差以抵抗外力，利用气压差来支撑整个结构及外荷载，钢索仅作为辅助构件，无需任何的梁柱可以达到更大的空间，同时施工快捷，经济效益高，但其维护费用昂贵，控制气压的难度较大，空间密闭和“袋装效应”等不足限制了其应用。
2.3 张拉式张拉膜结构以钢索、钢结构构件等为边界，通过张拉边界或顶升飞柱等手段给膜面施加张力，以保持设计的形状并承受荷载. 张拉膜结构主要由三部分组成：张拉膜材、加强膜面的脊索或骨索、索膜体系的支撑，支撑主要为钢结构，也可采用混凝土结构及木结构。
其建筑造型丰富多彩，能充分体现建筑艺术的形式，近年来大型跨度空间也多利用以钢索与压缩材料构成钢索网来支撑上部膜材。
由于这种结构形式具有施工要求精度高，结构性能强以及丰富的表现力特点，所以造价略高于骨架式膜结构。
2.3.1 张拉式膜结构的造型张拉膜结构的基本形式主要有马鞍形、伞形（圆锥形）、拱支承形、脊谷形等。
鞍形曲面是典型的互反曲面形式，它由 4 个不共面的角点和连接角点的边缘构件围合而成在这4个角点中，通常有两个对角点为高点，另两个为低点。
鞍形膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架，即形成所谓的刚性边界;也可以采用边索，通过对其施加较大的预张力形成柔性边界。
由于柔性边界可以较好地适应膜面的变形，避免膜面在安装和受荷过程中出现褶皱，因而较为常用。
伞形膜结构也是常见的张拉膜结构形式之一，这种结构形式的特点在于，膜单元的周边相对位置较低，大都固定在刚性边梁或柔性边索上;在膜单元的中部设有一个(或多个) 高点，多通过独立柱、飞柱或悬挂环的支承来实现;整个膜面呈锥形。
此外，为了避免在高点附近的膜材内部应力过大，当膜单元跨度较大时通常会在高点和边界支承点之间设置脊索，以改变结构内部的传力路径，避免膜材出现应力集中。
伞形曲面还可以倒置后应用于工程中。
拱支式膜结构以拱为膜材提供连续的支承点，结构平面大都为圆形或近似椭圆形。
当跨度较大时，常在中间拱与下部边缘构件之间布置正交索网。
拱支式膜结构大都用于封闭式建筑中。
如加拿大加尔格里的林赛公园体育中心就是典型的拱支式膜结构。
脊谷形膜结构是在两高点之间布置相互平行的脊索、在两低点之间布置谷索，高低相间，曲面呈波浪形，脊索和谷索之间的膜面形成负高斯曲率曲面。
当结构跨度较大或荷载较大时，还可在脊索和谷索之间适当布置一些横向的加强索。
脊谷式膜结构的结构平面大都呈矩形。
2.3.2张拉膜结构的支承体系张拉膜结构工程按支承结构及边界约束可分为三种类型：柔性支承体系、刚性支承体系、混合支承体系(刚性支承、柔性边界)。
柔性边界膜结构和刚性支承、柔性边界膜结构，以柔性的钢索为边界，且连接膜节点板与支承结构、已有建筑或锚固基础的连接段常做成长度可调节、在其他方向上可以转动，以较好地适应荷载作用下的变形及二次张拉。
这种边界形式特别适用于采用PVC 覆盖膜材的工程，对设计及制作、安装的精度要求也相对较低。
国内目前的膜结构工程绝大多数都采用柔性边界。
刚性边界的膜结构，膜面的所有边界都为刚性构件。
相对于柔性边界而言，刚性边界的膜结构造型更为简捷、受工程场地约束少，但其造型受边界的影响更为明显，且精度要求更高。
2.4 膜结构的找形方法对于膜结构，形状确认是膜结构设计的关键所在，目前膜结构的找形方法主要有：力密度法[1]，动力松弛法[2]及非线性有限元法[3]，同济大学张其林等[4]提出的基于最小二乘法的求解理论，浙江大学的孙炳南教授等[5]提出了综合力密度法和动力松弛法的找形策略。
著名的膜结构设计软件EASY就是用力密度法找形的。
2.5 节点分析节点是膜结构设计和施工的关键环节，不仅关系到构件加工制作的难易，施工的效果还关系到整体结构的耐久性和可靠性。
节点设计时不仅要满足强度，适应较大变形的能力，节点和防腐和防水还要充分考虑施工张拉的要求。
节点的连接主要有膜与膜的连接、膜与索的连接、索与索的连接、膜与支撑构件的连接、索与支撑构件的连接。
膜与膜的连接形式主要有缝合连接、机械连接、粘结连接、热熔连接和束带连接。
膜与索的连接主要有单边连接与双边连接。
索与索的连接主要有节点板连接和夹板夹具连接。
膜与支撑构件的连接主要有夹板连接、绳轨连接和束带连接。
索与支撑构件的连接主要有耳板连接与套箍连接。
3上海世博挪威馆实例分析海世博挪威馆主体结构为木结构，顶面为膜结构。
上海世博挪威馆的主体结构由15颗树组成，树与基础通过预埋螺栓连接，树与膜结构用预埋钢板和连接件连接，四周以采光较好的玻璃幕墙作为围护结构。
通过各种膜材料物理力学性能和价格的对比分析，挪威馆采用了PTFE膜材，考虑到与木结构的结合及排水和避雷设计，该馆采用EASY软件进行了找形分析，采用了张拉式膜结构中的马鞍型式。
该马鞍型结构在高点设置避雷，在低点设置集水盒用于排除雨水。
3.1 挪威馆的顶面膜结构挪威馆的顶面膜结构由四角点风帆膜、眼角膜和盖膜三部分组成见图2。
风帆膜的四角分别与树枝的四个角点相连通过连接件和预埋钢板焊接相连，风帆膜之间用束带相连接，眼角膜与风帆膜用热熔方式连接，其叠合宽度为10cm下图所示，膜结构与木结构通过钢板预先与木结构上的预埋铁件焊接，然后通过螺栓与钢板连接。
四角风帆膜眼角膜盖膜图2：挪威馆顶面膜结构3.2 节点连接木结构树干与树枝的用钢销钉连接，各个树枝的通过高强度螺栓与预埋于树枝的钢板连接，膜结构与树枝部分通过连接件与预埋于木结构的钢板进行焊接。
连接件为了避免产生应力集中采用弧形过渡。
膜材与连接件通过加强PTFE束带连接。
束带通过对称设置保证了传力的均匀性达到了预期效果。
在风帆膜完成后，在其上用热熔法覆上盖膜，达到了良好的防水效果。
其中间高点，低点和边界点的节点构造见图3、图4、图5。
图3：膜结构与木结构中间节点的低点连接图4：膜结构与木结构的中间高点的节点连接（图5：膜结构与木结构的边界连接节点3.3节点的防水处理膜结构节点的防水处理是节点处理的关键，挪威馆的防水处理采用了图6的处理方式：首先将雨水集水盒放置在四个树枝预埋铁件交接处的最低点，与沿树枝的雨水管通过一段热镀锌的钢管相连，钢管与集水盒通过焊接方式连接在一起，集水盒用相同的膜材料通过打胶进行包边处理保证了整个集水盒的密封性。
图6：中间节点的雨水集水系统处理4结论（1）本文分析了各种膜材的物理力学特性，进行了对比分析，结合造价等因素选择了PTFE作为挪威馆的膜材。
（2）本文总结了膜结构的三种基本的型式和找形采用的方法，并着重分析了张拉式膜结构4种常见的造型，结合挪威馆的实际情况采用了马鞍式的结构造型，并用EASY软件进行了找形分析。
（3）挪威馆采用木结构作为支撑体系，支撑顶面的膜结构，膜结构与木结构通过预埋钢板与连接件连接，传递路径明确，受力均匀合理，通过采用马鞍型形式，高点避雷，地点防水，防水构造简洁可靠，收到了良好效果，证明了木结构与膜结构结合的可行性与可靠性。
参考文献[1] Haber R B，Abel JF Initial Equilibrium Solution Method for Cable Reinforced MembranesPart 1-Formulation [J] Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 1982，30:263-284．[2] Michael Barnes ．Form and Stress Engineering of Tension Structures [J] Structual EngineeringReview 19946(3-4): 175-202．[3] J．H．Argyris T Angelopoulos and Bbichat A ．General Method for the Shape Finding ofLightweight Tension Structures Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering．3(1974)，135--149．[4] 张其林，张莉。
膜结构确定的三类问题及求解[J] 建筑结构学报。
2000，21（5）。
[5] 孙炳南、倪志军、徐雷、毛国栋。
膜结构找形分析的综合策略[J] 空间结构。
2004，10 （4）。
一级建造师、全国注册咨询工程师。
