时间:2023-07-21 18:51
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充气膜结构的力学原理在膜结构中,利用气压使膜产生张力,以此来抵抗外力的结构,称为充气膜结构。根据充气膜结构力学性质的不同进行分类,可分为气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构。气承式充气膜结构是把大面积的膜材周边固定,利用膜内外两侧的气压差使膜产生张力而形成的结构。典型的结构是将空气充入裁剪成穹顶形状的膜面内部,使膜面鼓起形成穹顶结构这种穹顶被称为充气穹顶图1(a)。将空气充入周边牢固固定的2片膜之间,2片膜各自的力学性质与充气穹顶基本相同。这类结构,统称为气承式。充气膜结构(air: supported structure)。
牵拉结构需要一个较小,但很结实的支撑系统。篷面建筑常用金属支架牵拉缆绳,木制或金属框架来支撑织物。因为织物承受大部分负荷,所以织物处于绷紧状态。牵拉结构的篷面是曲线形的,也可以根据需要设计成各种形态,但基础建筑单元形状一般是双曲抛物面和双曲面。牵拉结构的优点在于能建造大跨度建筑,这是大型公共场所、体育馆、展览厅、材料设备库房所需要的。以钢构或是集成材构成的屋顶骨架,在其上方张拉膜材的构造形式,下部支撑结构安定性高,以为屋顶造型会比较单纯,开口部不容易受限制,经济效益高等特点,骨架式结构中的膜面仅仅去到对框架结构的维护作用,框架结构可以是传统的刚性结构,也可以是各类索结构,因此广泛适用于大小规模的空间。
张拉膜结构是指通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的,张拉膜结构也可称为张拉式索膜结构,是由稳定的空间双曲张拉膜面、支承桅杆体系、支承索和边缘索等构成的结构体系。张拉膜结构由于具有形象的可塑性和结构方式的高度灵活性、适应性,所以此种方式的应用极其广泛。张拉膜结构又可分为索网式、脊索式等。张拉膜结构体系富于表现力、结构性能强,但造价稍高,施工要求也高。
框式膜结构中膜面仅仅起到对框架结构的维护作用,框架结构可以是传统的刚性结构,也可以是各类索结构。21世纪建筑领域的发展趋势之一是采用新材 料。膜结构建筑的开发与应用,摆脱结构对钢材、木材、混凝土等传统材料的依赖,为建筑带来一场新的。用于膜结构建筑的膜材料是在用纤维织成的基布上涂敷树脂或橡胶等而制成的,高强度聚酯纤维是膜材的基质,膜材的强度;高分子聚合物涂层膜材的密实性;而惰性材料涂层则主要是膜材的自洁性。膜材料与金属、木材等建筑材料不同,它具有柔软性、透光性等特性,而且膜材料的基布是织物,由于织物径向(经纱)与纬向(纬纱)的特性不同,因而膜材料是一种异向型非线性材料。基布主要承担膜材料的抗拉、抗撕裂等力学特性及防火性、耐久性、自洁性、染性及膜材料与膜材料的溶合性等特性。