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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。
膜结构建筑是20世纪中叶开发的一种新型建筑结构。它是由各种高强度薄膜材料和增强构件(钢框架,钢柱或钢缆)通过某种方法形成的,以在内部产生一定的预应力。某个空间形状可以作为一种空间结构的一种形式,它覆盖该结构并可以承受一定的外部负载。
动力松弛法是将膜结构离散为节点和节点间的连接单元,通过对各节点施加激振力使之产生振动,然后逐步跟踪各点的振动过程直至求得结构平衡状态。力密度法是将膜结构离散为由结点和杆件组成的索网结构,在给定的几何拓扑、支座位置和力密度值(即索力与索长之比)下,通过求解结点坐标的线性方程组来确定结构的变形。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。
膜结构建筑作为-种建筑体系所具有的特性主要取决于其的形态及膜材本身的性能。恰由于此,用膜结构建筑可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案,同时给建筑设计师提供了更大的想象。靠互反向的曲率来保障,因此需制作成凹凸的空间曲面,故惯上又称空间膜结构。使用膜结构的好处:膜结构建筑的整个造价仅为传统建筑的1/3至1/2,张拉结构的造价是根据不同的跨度和设计方案之间存在较大的差异,但和传统建筑方式相比,价格效益比都为明显。同时,因为膜材具有一定的透光率,在白天也可减少照明强度与时间,可很好地节约能源,在夜间彩灯透射所形成的绚烂景观也可达到一个很好的观赏效果。