在膜結構設計中設計院應該做什么

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 針對目前膜結構設計中的特殊性，想和大家聊聊一個最基本的問題：在膜結構設計中，設計院應該做什么？

    在一些項目中，設計院通常把膜結構的設計和分析工作全部委托給專業(yè)膜結構公司。究其原因可以概括為以下幾點：

    一是出于無奈；相對而言，大家對索膜結構不是很熟悉，經驗比較少，所以做起來有些吃力，沒有辦法，只得委托給專業(yè)膜結構公司。

    二是缺乏分析手段；現(xiàn)在設計人員的學歷都很高，很多人在讀書期間的研究方向是膜結構，所以對膜結構的計算分析并不是問題，特別是大設計院更是如此，但是缺少相應的分析工具是普遍存在的問題。記得06年我問過上海交大的陳務軍老師，他講國內沒有一家設計院購買EASY軟件。

    三是不愿意做。這是國內設計院普遍存在的現(xiàn)象，對于難、煩、特殊的項目，多數(shù)情況下都是分包給專業(yè)公司和高校，而給設計人員留出更多的時間去做經濟效益更大的項目。即使是國內幾個知名的設計院也是如此。

    有時候委托給專業(yè)膜結構公司也不失為一個可行的辦法，但是存在一些潛在的問題。

    （1）膜結構公司基本上都是技術人員，而在建筑專業(yè)上偏弱，滿足不了預定的設計意圖；

    （2）通常膜結構公司以施工為主業(yè)，設計水平明顯低于設計院；

    （3）大多數(shù)情況下膜結構公司以便于施工為目標，會降低工程的設計水平；

    （4）設計院對膜結構設計和施工過程起不到控制作用，最終結構是否合理、施工是否滿足設計要求無法進行有效的判別。

    所以對于大型膜結構，設計院不能把整個設計工作委托給膜結構公司，而應該做一些必要的工作。根據(jù)參與世博軸膜結構的計算分析經驗，我覺得設計院可以在以下幾個方面多做些工作。

    （1）根據(jù)建筑要求，提出設計目標；這個問題在工程中比較重要。建筑外形實際上是應該由建筑師提出的，而膜結構存在找形問題，所以建筑師往往要求結構工程師來定。但是找形又不是唯一的，不同的內力分布就會找到一個不同的建筑外形，不同的形狀直接影響到建筑的效果。值得提出的是，不同的建筑外形可能直接影響到工程的經濟性。因為有些形狀比較難實現(xiàn)，可能需要較大的預應力，帶來的問題就是使用更多的材料和施工技術上的難度。所以，合理的建筑外形應該是由結構工程師和建筑師合作反復推敲確定的。

    （2）給出荷載、邊界等設計條件，控制設計過程；設計是設計院的強項，所以對于復雜膜結構，荷載取值、邊界條件等設計條件應該由設計院來定，特別是風荷載，可能荷載規(guī)范上查不到相關數(shù)據(jù)，膜結構公司相對經驗比較少。合理確定風荷載取值，也是保證膜結構經濟性的關鍵措施。

    （3）給出力、位移等控制條件，控制設計目標；雖然我國有索結構和膜結構方面的規(guī)范和規(guī)程，但是相對而言，還不是很完善，對于一些特殊問題，比如膜片位移、拉索位移等具體問題，還需要設計人員查閱相關工程資料才能確定。這些細節(jié)，只能自己動手仔細研究，膜結構公司通常不會那么盡力。

    （4）參與計算過程，采用不同的計算軟件，并將計算結果與膜結構公司計算結果進行對比、校核；如果想了解和把握結構的受力性能，必須自己動手計算才行?，F(xiàn)在的分析工具比較多，比如EASY、ANSYS、3D3S等，可以采用任何一款軟件，將計算結果與膜結構公司的計算結果進行對比校核，這樣才能保證計算結果的正確性。如果設計院確實沒有計算能力，可以請第三方參與計算，畢竟，工程計算的正確性和合理性才是最關心的。這里與大家分享一下，世博軸膜結構是由4家計算單位分別采用4款不同的軟件進行計算的。所以，關鍵的時候不要省不該省的錢。

    必須提醒大家，索膜結構的設計和施工必須緊密結合，不能把施工和設計分離考慮。因為施工的可能性和可實施性直接決定最終的設計結果和施工質量，所以設計中必須與膜結構公司加強聯(lián)系，及時溝通。最好的辦法是設計過程中讓膜結構公司提前參與計算。這樣膜結構公司專業(yè)人員可以及時提醒設計中的不合理之處，最重要的是設計人員可以隨時請教膜結構專業(yè)人員。