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膜面需要沿其边界设置支承并施加预应力。膜面可被看作是“面连续”的,而边界可被看作是线连续的。支承体系必须足够坚实以承担预应力以及外荷载作用下产生的膜面力,支承结构必须在各个阶段均能与膜面张力相平衡。它既可以设计成刚性的,也可以设计成柔性的;既可是曲线的,也可是直线的,但需要注意的是支承结构的形状及其布置会对膜面受力状态产生很大的影响(图3-14)。

张力膜结构的边缘加劲件、角部节点、拱、梁、桅杆等边缘支承构件均应按照简约原则设计,即所谓简单而高效原则(图3-15)。

结构功能决定结构形式,而膜结构的形状由张力平衡条件决定,因此所有边缘支承构件都必须符合传力路径,并能明确表达功能从而使其尺寸达到最小(图3-16、图3-17)。

为了形成双曲面,边缘构件需要对应基准标高在三维空间中高低错落布置。大型的膜结构通常由一系列的双曲面构成,曲面间应采用柔性或者刚性的线状加劲边连接,连接处需设置支承点或外吊点。支承点和外吊点通过内外部桅杆悬吊或其他上部构造形式来实现。膜结构三维几何形状上高低点的布置不但影响其形态而且影响传向锚固点的集中力的大小。风吸力传向低点,而雪荷载等向下荷载由高点承担。高低点的布置还决定了双曲膜面上水的流向。将水向低点汇集并将其排除也是设计内容的一部分。在某些气候条件下.低点区域设计还要考虑积雪的影响。

膜材幅宽一般为2 ~5m,因此膜面需由一系列膜片拼接而成。

对于不同的膜材可采用不同的拼接方法。主要有缝合、焊接和粘合几种。缝合是最早采用的拼接方法之一,操作人员可以直接控制其质量。由于缝合线比较柔软,故适用于可移动膜结构。为了防水,缝合线应该做防渗漏处理或用其他膜片覆盖。

焊接可保证膜材拼接处的防水性能,因此应用最为广泛。它是将涂层而不是纤维连接在一起,但涂层与纤维之间的粘结性能也是十分重要的。常用的焊接方法主要有应用于PTFE涂层玻璃纤维膜的高温焊接和应用于PVC涂层聚酯纤维膜的高频焊接两种。应用于硅酮涂层膜材的是粘合方法,应用于合成橡胶涂层膜的是硫化方法。

为了方便膜结构的制作、运输和安装,广将较大的瞄面圳分成几个大的膜片,然后在现场利用铝板搭接等方法将膜片连接起来。

支承体系的设计、拉压构件及相关张拉装置之间的自平衡系统都要充分体现膜结构的轻盈特点。张拉膜结构的支承体系有两种不同的构成模式:

(1)支承点间采用曲线加劲边连接,其柔性特点使之可以很好地与预应力膜的形态相吻合。

(2)用刚性结构制成连续边界,采用或直或曲的构件形成曲线形或折线形的连续刚性系统。