时间:2024-09-18 19:08
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拉伸膜结构建筑:它是通过电缆将结构上的膜材料张紧而形成的结构形式。膜的表面通过自身曲率的变化实现内力和外力的平衡。膜结构建筑的优点除了满足传统的一般功能要求之外,膜结构建筑还具有以下重要优势:经济。膜结构建筑的成本仅为传统建筑成本的1/3至1/2。抗张结构的成本因跨度和设计方案的不同而有很大差异,但与传统的建筑方法相比,其价格效益比明显。同时,由于薄膜材料具有一定的透光率,因此可以降低白天的照明强度和时间,节省能源,夜间通过彩光的透射所形成的绚丽风景也使膜结构建筑可以实现良好的观看效果。
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)。
用的是聚乙烯膜,或以聚乙烯和聚氯乙烯热熔后制成的复合膜,其抗紫外线及自洁性强,此种膜张力强度不大,属于半结构性的膜材。 织布合成膜:以聚酯、玻璃、纤维织成的基材,双面涂以PVC树脂,再用热熔法覆盖聚氟乙烯膜,制成复合膜。 张拉式薄膜结构 张拉式薄膜结构亦称帐篷结构,或预应力薄膜结构。由于膜材很轻,为了结构的稳定性,在薄膜内施加较大的预应力,因此,薄膜曲面总有负高斯曲率。 张拉膜结构的边界可以是刚性边缘构件,也可以是柔性索。 张拉式索膜体系富于表现力、结构性能强,但造价稍高,施工精度要求也高。 膜的找形及裁剪、钢索的布置等是张拉膜结构设计的关键。上海八万人体育场 骨架式薄膜结构 骨架式薄膜结构实质为依靠下部的钢骨架承受荷载,膜材主要起围护结构的作用。因膜材重量轻,可以减轻下部钢结构的自重。 骨架式索膜建筑常在某些特定的条件下被采用,是由于其结构方式本身的限性:骨架体系自平衡,膜体仅为辅助物,膜体本身的强大结构作用发挥不足等,有人将其称之为二次重复结构。骨架方式与张拉方式的结合运用,常可取得更富于变化的建筑效果。骨架式索膜体系建筑表现含蓄,结构性能有一定的限性,造价低于张拉式体系。 国家体育中心“鸟巢” 能容纳10万人(2万临时),开合屋盖:长轴340m,短轴294m。 建筑及结构特点: 围护结构为覆盖膜,钢承重骨架。 结构特点: 24根钢柱等距布置,主桁架高度12.5m,主要杆件截面为1.2m 1.2m的箱形断面 主钢架平面外的稳定由与其相交的次结构。 充气式薄膜结构 充气式索膜建筑历史较长,但因其在使用功能上明显的限性,如形象单一、空间要求气闭等,使其应用面较窄。但充气式索膜体系造价较低,施工速度快,在特定的条件下又有其明显的优势。
膜结构中的索、膜构件只能承受拉力、不能承受压力和弯矩作用,对外荷载的抵抗主要通过变形来实现,因而膜结构在外荷载作用下变形较大,计算时应考虑结构的几何非线性。膜材是非线性材料,其应力应变曲线在应力较大时变化较大,但通常设计应力比断裂强度小的多,此时可近似认为膜材是线弹性的。