由膜片、钢索、支承结构、基础结构通过节点的有效连接而组成的薄膜结构,以其结构重量轻,跨越能力强,施工速度快,抗震性能好,建筑造型丰富等优点得到众多建筑师的青睐。而节点构造设计作为膜结构设计中的一个重要环节,不仅关系到膜结构的建筑艺术效果,而且还关系到结构的整体性和可靠度。从国内外已发生的一些膜结构破坏的工程实例来看,节点设计不合理、不恰当而限制节点的转动自由度,节点构造措施不当,连接部位的松动或脱落等导致膜材被撕裂,是引发工程事故的主要原因之一。而目前国内关于膜结构节点破坏机理的研究还较少,故有必要从结构受力的角度出发对其进行更为深入的研究,旨在为膜结构相关从业者在设计和建造方面提供一些有价值的参考和借鉴。

针对以上膜结构节点的破坏问题,以PVC膜材为研究对象,有针对性的选择了膜结构工程当中常用的两种连接方式,螺栓夹板连接和U形夹具连接,通过模拟和试验的方法,探究了膜结构节点连接中不同因素对膜面节点强度的影响。其次探究了膜结构在单向与双向拉伸以及在双向拉伸中膜面横向和竖向的两侧分别采用螺栓夹板和U形夹具的连接方式时对膜面节点强度的影响,同时对膜面在竖向和横向施加不同比例荷载时节点的传力和破坏机理进行了更深入的研究和分析。最后根据膜结构节点破坏试验结果,改进节点连接措施,通过数值模拟的方法对改进前和改进后节点强度进行了比较分析后得出:膜结构节点连接的几个影响因素中螺栓间距和边绳直径对膜面节点强度的影响较大,摩擦系数和夹板厚度影响相当且都较小；膜面在双向拉伸的情况下,其膜面承载力要高于单向拉伸时膜面的承载力,并且在双向拉伸中,横向与竖向拉力越接近,其膜面承载力越高；对于采用螺栓夹板连接的方式,其节点主应力方向上的应变比U形夹具连接的节点应变要小；通过对膜面边缘做补强处理,最大程度地释放了节点处的转动自由度,将刚性边界转化为柔性边界,增加边绳长度等措施,很大程度上提高了节点强度。对于实际的膜结构节点设计,建议优先考虑螺栓间距和边绳直径对节点强度的影响,橡胶垫片和夹板的厚度可根据现场的施工条件选取即可。对于膜与支承构件和曲度不大的膜单元与膜单元之间的连接可以考虑螺栓夹板的连接方式；对于曲度较大的膜边界考虑使用U形夹具的连接方式。