煙臺膜結(jié)構(gòu)景觀的一個突出特點(diǎn)是其形狀的多樣性,存在著無限的曲面可能性。對于氣承式氣膜結(jié)構(gòu)景觀,充氣后的表面主要是球形或圓柱形,可能沒有太多選擇。對于由索或骨架支撐的膜結(jié)構(gòu)景觀,其表面可以根據(jù)建筑師的想象進(jìn)行改變。
多年來,各國舉辦的博覽會都突出了膜結(jié)構(gòu)景觀不斷變化的形態(tài)。在這些博覽會上,所有大大小小的展廳都以新穎獨(dú)特的造型吸引觀眾,膜結(jié)構(gòu)景觀可以達(dá)到這一目的。例如,1985年在日本茨城縣舉行的國際科技博覽會的入口處,就是一扇用彩色薄膜材料做成的拱門。在很多展廳里,膜結(jié)構(gòu)景觀尤為引人注目。例如,火烈鳥館用鋼梁和鋼纜組成的框架支撐平的凹凸屋頂。美國館有一個銀白色的屋頂,懸掛在高聳的桅桿上。25個尖頂帳篷懸掛在電力館的中心塔上。反射的火焰就像夜晚燃燒的火焰。其他建筑如候車亭、電話亭、走廊和廁所也出現(xiàn)了各種形式的薄膜材料。
就形狀而言,它對建筑師來說非常重要。一般建筑物的形狀通常是由建筑師首先決定的。膜結(jié)構(gòu)景觀不同。首先,它的變形大于一般結(jié)構(gòu)。其次,它的形態(tài)是在施工過程中逐漸形成的。有一個形狀確定的問題,這需要結(jié)構(gòu)工程師的參與。需要確定結(jié)構(gòu)在初始荷載作用下的初始形狀,即在膜重(有時是索)和預(yù)應(yīng)力作用下結(jié)構(gòu)體系的平衡位置。在初步設(shè)計階段,根據(jù)建筑要求設(shè)置近似幾何形狀,然后對膜面施加預(yù)應(yīng)力以承受張力,其形狀也隨之發(fā)生變化。通過對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行連續(xù)調(diào)整,可以得到理想的幾何形狀和應(yīng)力分布狀態(tài)。
懸索結(jié)構(gòu)中索網(wǎng)的形狀與膜結(jié)構(gòu)景觀相同。例如1968年蒙特利爾世博會德國館和1972年慕尼黑奧運(yùn)會主體育場都有特殊形狀需要確定,當(dāng)時只能用比例模型求解。這種方法也用于早期的膜結(jié)構(gòu)景觀,從最簡單的肥皂膜到織物或金屬絲。因?yàn)樗荒茏鳛橐粋€完整尺寸的幾何模型來保證它的正確性。但對設(shè)計師來說也是一種有效的手段。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,膜結(jié)構(gòu)景觀的形狀越來越依賴于計算機(jī)。在膜結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計理論中,出現(xiàn)了一個特殊的研究課題——找形。為了找到一個合理的幾何形狀,膜結(jié)構(gòu)景觀的初始形狀可以通過計算機(jī)多次迭代來確定。
膜結(jié)構(gòu)景觀設(shè)計打破了傳統(tǒng)的先造后結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,要求建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計緊密結(jié)合。在設(shè)計過程中,建筑師和結(jié)構(gòu)工程師坐在一起確定建筑物的形狀,并進(jìn)行必要的計算和分析。此時,設(shè)計建筑的平面形狀、立面要求、支點(diǎn)設(shè)置、材料類型和預(yù)應(yīng)力大小將成為相互制約的因素。完美的設(shè)計是上述矛盾統(tǒng)一的結(jié)果。