由于膜材料本身沒有承壓和承彎剛度,承剪強度很差,其剛度和穩(wěn)定性需要通過膜曲面的曲率變化和預應力來上升。對于蘭州膜結(jié)構(gòu),無論什么時候都沒有無應力狀態(tài),因此膜曲面的形狀要包括邊界條件和預應力條件下的機械平衡,并在此基礎(chǔ)上進行荷載分析和切割分析。目前,蘭州膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法主要有動力松弛法、力密度法和有限單元法。蘭州膜結(jié)構(gòu)的荷載一般是風雪荷載。
在荷載作用下,膜材料變形較大,隨著形狀的變化,荷載分布也在變化。因此,應采用幾何非線性方法計算結(jié)構(gòu)的變形和應力。荷載分析的另一個目的是確定薄膜中的初始預張力。在外荷載作用下,薄膜中一個方向應力增加,另一個方向應力減少,這就要求初始張承受不利荷載作用下應力不降的要求,即無褶皺。由于薄膜材料相對柔軟,自振頻率很低,在風荷載作用下容易產(chǎn)生風振,導致薄膜材料損壞。如果初始預應力施加過高,薄膜涂層增加,容易老化,強度儲備少,對應力構(gòu)件強度要求高,增加施工安裝難度。因此,初始預應力的確定應通過荷載計算來確定。找形分析形成的觸摸結(jié)構(gòu)通常是三維不可展示的空間曲面。如何通過二維材料的切割和張力形成所需的三維空間曲面是整個薄膜結(jié)構(gòu)工程中很關(guān)鍵的問題,這是裁剪分析的主要內(nèi)容。