膜结构雨棚作为一种造型简洁多变、形态优美、轻盈通透、施工快捷方便的新型建筑结构融合体系，越来越得到建筑师及业主的青睐，特别是对于停车场雨棚、人行道、小品等部位。本文通过某单柱悬挑的张拉膜雨棚工程，对其全过程设计与分析进行详细介绍与总结，包括膜材选择、找形分析、荷载分析与设计。

       建筑专业在体育场馆、入口廊道、小品、停车场雨棚等领域为了追求其造型自由、轻盈、通透、采光及绿色节能等的目的， 膜结构这种可以达到建筑与结构完美结合的体系应运而生。 膜材作为一种只受拉不受压的高强度柔性薄膜材料与钢材或其它硬支撑体系相结合，对膜面施加一定的预张力后可以形成具有一定刚度的曲面同时可以承受较大的外荷载的空间体系。 从结构形式上大致可分为骨架式、张拉式、充气式等 3 种基本形式。 本文通过某单柱悬挑伞状张拉膜停车场雨棚进行简单的设计与分析过程介绍，本工程平面尺寸为 30m×7m 悬挑 6m，高 6.5m，采用骨架式膜结构与张拉 式（悬 挑 边 采用索进行张拉封边） 相结合的体系， 结构三维示意图如图 1所示。 

2 初始态找形分析

根据《膜结构技术规程》（CECS-158-2015）的 要 求，根 据建筑使用需求，所处环境，使用年限等条件，膜材应当 选用以下三种膜材：G 类（玻璃纤维基材、PTFE 涂层，俗称 PTFE 膜）、E 类膜材（玻璃纤维基材、硅酮涂层），俗称 ETFE 薄膜）、P 类 （聚酯长丝基材、PVC 涂层俗称 PVC 膜）。 PTFE 膜具有耐久年限长（可达 25 年及以上）、自洁能力防污性高、透光率高等优点，但与 PVC 膜比较，材料费与加工费 高，且柔软 性 低，综 合考虑使用需求及经济成本等因素后，本工程采用 PTFE 膜材，

基本参数详表 1。

2 初始态找形分析

根据《膜结构技术规程》（CECS-158-2015）的 要 求，根据建筑使用需求，所处环境，使用年限等条件，膜材应当选用以下三种膜材：G 类（玻璃纤维基材、PTFE 涂层，俗称 PTFE 膜）、E类膜材（玻璃纤维基材、硅酮涂层），俗称 ETFE 薄膜）、P 类 （聚酯长丝基材、PVC 涂层俗称 PVC 膜）。 PTFE 膜具有耐久年限长（可达 25 年及以上）、自洁能力防污性高、透光率高等优点，但与PVC膜比较，材料费与加工费 高，且柔软性低，综合考虑使用需求及经济成本等因素后，本工程采用 PTFE 膜材，基本参数详表 1。

通过数学分析可知，稳定的膜曲面为负高斯曲率面，最基本的单元为马鞍形双曲抛物面和锥形双曲面。 因此膜初始态找形就是为了找到这样一个稳定曲面， 当然还需满足建筑造型及使用的需求。 对膜面施加预张力后，通过多次方程迭代求解后，尽量使得膜面的平衡曲面接近最小曲面，最终找到一个形状合理、 应力分布均匀的曲面形态。 

本工程膜面预张力为3MPa，封边索预张力 30kN，通过多次最小应力曲面和平衡应力曲面找形后得到的结果如图 2~图 4 所示：结 果 表 明，膜面基本成马鞍形态，可以满足双向受力，符合受力要求；膜面形状没有出现过多平坦区域，初步判断膜面不会出现积水现象，当然这还需通过荷载态分析确定 ； 膜面应力水平从 3.07~7.60MPa，除伞状顶部边界处应力较大外，裁剪下料及施工时需对其适当加强构造处理，其它部位应力较为均匀，满足受力需求。