初始(幾何)形態(tài)是膜結(jié)構(gòu)造型的前期方案形狀的集合。初始(幾何)形態(tài)為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)“找形”提供邊界條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為結(jié)構(gòu)模型中的支座和邊界類型選擇提供依據(jù)。初始(幾何)形態(tài)是建筑師創(chuàng)作的概念方案,在設(shè)計(jì)師的思想中是“最終”的造型,但事實(shí)上,由于膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性,這個(gè)概念造型僅僅是可能接近“最終”的造型,或者說(shuō)是建筑師的目標(biāo)造型。
由于膜結(jié)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性,建筑師的概念造型是還沒(méi)有經(jīng)過(guò)精確結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的“形”,在沒(méi)有轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行受力分析前,可以說(shuō)它僅僅是空間虛擬的一個(gè)形態(tài)。此幾何形態(tài)的優(yōu)劣可以直接影響到結(jié)構(gòu)的受力性能,而且膜結(jié)構(gòu)的荷載分析、剪裁分析的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)都是建立在此幾何形態(tài)基礎(chǔ)上。所以,初始(幾何)形態(tài)的結(jié)構(gòu)可行性就顯得尤為突出。
膜結(jié)構(gòu)是一種典型的柔性結(jié)構(gòu),由于膜材料不能承受彎矩,不能承受剪力,也不能承受平面內(nèi)的壓力,同時(shí)膜結(jié)構(gòu)又是高度柔性殼結(jié)構(gòu),完全靠施加預(yù)張力來(lái)維持其形狀,因此膜結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)決定于預(yù)張力的大小和分布。膜結(jié)構(gòu)一旦預(yù)應(yīng)力合理施加,其抵抗外部荷載的途徑就是通過(guò)結(jié)構(gòu)的形狀變化,也就是通過(guò)膜結(jié)構(gòu)造型曲面從一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種平衡狀態(tài)。這種平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)變依賴于支持膜結(jié)構(gòu)的幾何形狀的預(yù)應(yīng)力,其造型的變化幅度即是抵抗外部荷載的能力。
應(yīng)當(dāng)著重指出的是:預(yù)張力不是在施工過(guò)程中可隨意調(diào)整的“安裝措施”,而是在設(shè)計(jì)初始階段就需反復(fù)調(diào)整確定的,在設(shè)計(jì)與施工全過(guò)程中務(wù)必確保的核心與關(guān)鍵。從這個(gè)意義上講,沒(méi)有經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)適當(dāng)預(yù)張力措施的膜體覆蓋物,不屬于膜結(jié)構(gòu)建筑范疇。
因此,合理初始(幾何)形態(tài)的建立是膜結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。