近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的空間結構。它作為一種柔性張力體系，與傳統的剛性結構在設計計算上有諸多不同之處。裁剪分析是膜結構設計中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，它是一個(gè)施工下料的過(guò)程。由于裁剪分析結果的好壞直接影響到張拉成形后的結構是否能夠實(shí)現所設計的曲面形狀，所得的曲面是否光滑而不出現皺褶，它關(guān)系著(zhù)整個(gè)工程的質(zhì)量，因此，對膜結構進(jìn)行裁剪分析探討是非常必要的。 本文以有限原理論為基礎，圍繞著(zhù)膜結構裁剪分析的四個(gè)過(guò)程：空間膜面裁剪線(xiàn)的確定、空間膜片的展開(kāi)、膜面收縮補償值的確定和裁剪分析的理論檢驗展開(kāi)分析研究。

    1．空間膜面裁剪線(xiàn)的確定部分，比較了三種主要的膜面劃分線(xiàn)：平面切割線(xiàn)、有限元網(wǎng)格線(xiàn)和測地線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，由于測地線(xiàn)可以更快速、高效地劃分空間膜曲面，采用測地線(xiàn)作為空間膜面的主要裁剪線(xiàn)。分別以泛函極值法和最優(yōu)化方法為理論基礎，推導了空間膜面的測地線(xiàn)公式。對于泛函極值法，考慮了編程計算時(shí)關(guān)于節點(diǎn)坐標初值、擬合曲面方程、拉格朗日乘子的選取等的處理方法，并通過(guò)算例對測地線(xiàn)程序進(jìn)行了驗證。

    2．膜結構空間膜片的展開(kāi)部分，將空間任意曲面離散成空間三角形單元折面的集合，這樣曲面展開(kāi)成平面的問(wèn)題就轉化為尋找幾何尺寸上與空間三角單元折面集合最接近的平面三角形集合的問(wèn)題。這種板單元有限元算法存在不足之處：無(wú)法保證相鄰膜片邊界的協(xié)調。為了解決板單元有限元法的缺陷，提出了“虛縫單元”的概念，并推導了虛縫單元的計算公式。文中通過(guò)馬鞍膜算例說(shuō)明了這種裁剪算法的有效性。

    3．膜面收縮補償值的確定部分，主要討論了影響收縮補償值的幾個(gè)因素：預應力、荷載作用和膜材徐變的影響。其中，應力釋放帶來(lái)的膜材的收縮值采用有限元方法來(lái)求得，并編制了程序，算例證明有限元方法可以較好的解決膜面預應力釋放問(wèn)題。荷載作用下殘余變形和兩向應力比的變化的影響及膜材徐變的影響采用試驗的方法來(lái)確定。

    4．裁剪分析的理論檢驗部分，是對傳統的裁剪分析三個(gè)步驟的補充，通過(guò)理論檢驗可以驗證通過(guò)裁剪片實(shí)際拼接張拉成形的膜面與找形設計的膜曲面的幾何形態(tài)和應力分布是否一致。