膜结构的裁剪设计的内容与步骤

膜结构加工制作阶段的工作内容，包括裁剪设计的原则、裁剪方法、膜材的连接、裁剪下料图及加工图、膜面加工制作的工序与质量要求等。

　　除找形外，膜结构设计的另一大特点是需要进行裁剪设计，即在完成找形、荷载分析和构件设计（含膜材、索、支承钢结构的设计等）并获批准后，要购买膜材料，进行裁剪设计，加工制作膜面。本文临朐永铄膜结构工程将就膜结构加工制作阶段的工作内容，如裁剪设计的原则、裁剪方法、膜材连接方法与接缝设计、裁剪加工图、膜面制作工序与质量要求等，展开论述。

膜结构裁剪设计的目的及一般原则

1. 裁剪设计的目的

膜结构建成后的膜面是预应力作用下的空间曲面。裁剪设计（或者称裁剪分析）的目的是用无应力、平面状态并有幅宽限制的膜材（卷材）去制作膜面，使这个膜面在张拉后符合找形所得的形状和应力分布，且膜面接缝布置美观，膜材用料节省。

2. 裁剪设计的内容与步骤

膜结构裁剪设计的内容与步骤如下：

（1）在找形得到的空间膜面上布置裁剪线，将空间膜面划分成若干个空间膜条；

（2）将空间膜条展开为平面膜片；（3）释放预应力，对平面膜片进行应变补偿（即考虑预应力释放后膜材的弹性回缩）；

（4）根据以上结果，加上膜片接缝处及边角处都放量，得到平面裁剪片；给出膜材的下料图及膜面的加工图。

3. 裁剪线的布置原则

裁剪线是指空间膜曲面上膜条与膜条之间的连接线，也就是裁剪片与裁剪片拼接时的接缝。

裁剪线的布置应遵循以下原则：

（1）美观，有良好的视觉效果；

（2）受力性能良好，通常将裁剪线布置成与膜材的经向一致，沿膜面主应力方向；

（3）便于加工，避免裁剪线过于集中，以方便边角处理；

（4）节省，即节省膜材且使接缝总长度尽可能地短。 通常，裁剪线的方向就是膜材的经向，即膜材的长度方向。习惯上，圆锥形（伞形）膜面的裁剪线按经向布置，马鞍形膜面的裁剪线沿平行于高点对角线的方向布置，拱支承形膜面的裁剪线多垂直于拱的跨度方向，而脊谷式膜面的裁剪线多平行于脊谷索布置；刚性边界的膜结构，裁剪线多平行于边界支承构件。设计实际工程时，不要墨守陈规。

4. 裁剪的应变补偿

膜材裁剪时的应变补偿值（预缩量）受许多因素影响，如膜材本身的双轴拉伸性能、徐变性能、膜面应力水平、裁剪片的形状及材料经纬方向、结构尺度及支承方式、膜面热合时的收缩情况、成型时的张拉难易程度等等。应变补偿常以补偿率的形式实施。严格说来，需根据膜材在特定应力比及应力水平下的双轴拉伸试验结果，结合上述诸因素综合确定应变补偿率。

需要注意的是，膜材经、纬向的应变补偿率通常是不同的，且不同的应力分区也应采用不同的补偿率。大体上来说，常用聚氯乙烯（PVC ）涂层覆盖聚酯织物的应变补偿率在0.5% 至 0.8% ；而常用聚四氟乙烯（PTFE ）涂层覆盖玻璃纤维膜材的应变补偿率经向为0.5% 至1.0% ，纬向在1.0% 至3.0%之间。