时间:2023-11-13 18:29
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膜结构建筑是建筑结构的一种新形式,它集建筑,结构力学,精细化工,材料科学和计算机技术于一体,具有很高的技术含量。其弯曲的表面可以根据建筑师的设计需要随意改变。膜结构建筑以新颖独特的建筑形态和良好的应力特性,广泛用于体育健身设施,文化娱乐设施,交通运输设施,工农业建筑和地标建筑。
膜材表面的防护涂层(PVDF,PTFE等),具有耐高温的特点,而且本身不发粘,落到膜材表面的灰尘能靠雨水的自然冲洗而达到自洁效果。膜结构具有轻盈稳定的结构特性,其重量是传统建筑的三十分之一,利用这一特点能设计和组织结构细部构件,创造巨大的无遮挡可视空间。此外,膜结构是一种柔性结构,在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形,膜结构通过变形来适应外荷载。根据环境及应用场合的不同,建筑师们把选好的“面料”(膜材)按尺寸裁剪,设计出各种的建筑款式,再与“辅料”(加强构件,如钢架、钢柱或钢索)结合通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间。
为使膜产生张力,不一定要使穹顶内部的气压比外部气压高。只要具备应有的支承条件,穹顶内部气低于外部气压,也可以使膜面产生张力[图1(c)。气胀式管状充气膜结构,是在制作成管状的膜材内充人空气而形成的结构,可形象地理解为用空气代替香肠肉来塞满管状膜。笔直的管状膜充气鼓胀水平放置,可得到梁[充气梁,图2(a);弯曲的管状膜充气鼓胀形成拱[充气拱,图2(b)。把多根这样的充气梁或拱并排连接起来,可创造出建筑空间。并列的梁或拱并不是相互独立的,而是用连接构件连接成整体使用。管状的充气膜结构,被称为气胀式充气膜结构( air-inflated 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。