呼和浩特膜結構設計的特殊性
呼和浩特膜結構不同于一般的傳統結構，由于呼和浩特膜結構不存在穩定的無(wú)應力狀態(tài)，需要施加一定就必領(lǐng)對曲面施加的預應力作計算分析，保證曲面造型同時(shí)有一定的結構承載力和剛度。
由于呼和浩特膜結構設計的特殊性所以設計過(guò)程需要分為兩個(gè)階段，形態(tài)分析階段和荷載狀態(tài)分析階段。
1.形態(tài)分析階段
在形態(tài)分析階段中包含初始（幾何）形態(tài)建立和初始形態(tài)的確定兩部分內容。
(1）初始(幾何）形態(tài)建立是建筑師根據其設計經(jīng)驗靈感和膜結構造型規律創(chuàng )造出的建筑形式，這成為整個(gè)膜結構體系進(jìn)行深化的基礎，立足于此，相關(guān)的工作步驟可以得到相應的開(kāi)展。
(2）初始形態(tài)的確定是結構師根據建筑師提供的初始（幾何）形態(tài)尋找滿(mǎn)足控制點(diǎn)邊界條件和初始預應力荷載平衡條件的膜結構形狀，以及與之相關(guān)的初始預應力分布。即通常所說(shuō)的 “找形”。事實(shí)上，找形的目的不僅僅是找出一個(gè)滿(mǎn)足平衡的形狀，還包括對所找出曲面的預應力及剛度的分析，或者說(shuō)是對曲面的病態(tài)判別及其修改。
總之，膜結構的 “自由造型” 需要滿(mǎn)足力學(xué)平衡。膜結構的造型設計，需要建筑師與結構師共同完成。
2.荷載狀態(tài)分析階段
荷載分析是檢驗結構能否在實(shí)際環(huán)境中風(fēng)、雨或雪等荷載作用下正常工作，不發(fā)生過(guò)大的變形和不出現褶皺和松弛。
從結構的設計、使用和美觀(guān)等角度來(lái)說(shuō)，都不應出現膜面的褶皺和素的松弛現象。若不然，應重新進(jìn)行形態(tài)分析，直到形態(tài)和荷載分析均達到要求。作用在張拉膜結構上的外荷載一般有自重、雪荷載、風(fēng)荷載、溫度應力等，這些因素都會(huì )對膜結構的設計產(chǎn)生一定的影響，而決定最終的造型可能。因此，在膜結構設計過(guò)程中，需要在形態(tài)分析的基礎上，將材料的本構關(guān)系和荷載狀況輸人計算機，通過(guò)相應專(zhuān)業(yè)軟件計算可求出荷載作用下的張拉膜結構變形和單元應力狀態(tài)。同時(shí)，在進(jìn)行荷載分析時(shí)，需要對計算的各單元中的最大應力和最小應力進(jìn)行判斷。在迭代計算過(guò)程中若出現膜的褶皺或松弛情況，應相應修改其單元本構矩陣后再進(jìn)行下一步迭代計算，以達到最后的受力體系的平衡。這一環(huán)節主要由結構師完成。
嚴格來(lái)講，在建筑、結構技術(shù)設計基本完成，繪制施工圖前，還應對確定的造型進(jìn)行裁剪分析。膜結構的裁剪分析是膜結構設計中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)?，F有研究裁剪的工作是在基于形狀判定和荷載分析后的特定幾何外形上進(jìn)行。
裁剪分析中，最棘手的問(wèn)題是考慮初始預應力造成的膜材經(jīng)、緯方向的伸長(cháng)對裁剪下料的影響。由于膜結構是張力結構的一種-其整體剛度主要由初始預應力提供。單片膜材的裁剪和拼接是在無(wú)應力狀態(tài)下進(jìn)行的，而結構張成后膜材必領(lǐng)處于全張力狀態(tài)，裁剪分析過(guò)程中必須選定合適的裁剪式樣并精確確定連接坐標，把膜材由空間的預應力狀態(tài)還原為平面的無(wú)應力狀態(tài)。所以，如何把膜材由預應力狀態(tài)還原為無(wú)應力狀態(tài)是進(jìn)行膜結構裁剪分析中的關(guān)鍵技術(shù)，但這個(gè)問(wèn)題至今還未得到很好的解決。由于裁剪分析與膜結構的形狀、大小、曲率、材性等許多因素有關(guān)，使得目前各種裁剪方法的應用均受到一定程度的限制。根據已有的資料進(jìn)行總結，裁剪分析方法總的來(lái)說(shuō)分為：物理模型方法，幾何模型方法，平衡模型方法。正是由于膜結構所用的材料的特殊性決定了其結構設計的特殊性，區別于一般傳統的建筑設計中的結構設計。
