四川PTFE张拉膜雨棚建筑

　　如上所述,充气膜结构需要在膜的内部和外部气体之间产生气压差,此时所需的气压差值,在气承式充气膜结构和气胀式管状充气膜结构中有很大不同。通常,在气承式充气膜结构中,采用0.002-0.010kg/cm2、(水柱20~100mm)的气压差,此气压差值不需要根据建筑物规模的大小而改变。与此相对,气胀式管状充气膜结构中,所需的气压差为01~1kg/cm2(水柱1000~10000mm),在同样形状的梁(或者拱)中, 随着建筑物规模的增大,所需要的气压差也随之增大。也就是说,气胀式管状充气膜结构与气承式充气膜结构相比力学效率较低。为了弄清楚效率较低的原因,对气压差产生张力的平面膜与空气梁上施加相同荷载作用下的状况进行研究(图3)。拿出荷载作用下产生变形的膜的一部分进行研究(图4),膜的张力由于膜的变形会产生向上的力,膜有回到原先状态的趋势。相同条件下对充气梁的一部分进行研究(图5),充气梁的膜外皮,会产生与平面膜相同的向上的力,但是梁内压缩空气的压力反而产生方向向下的力,使得充气梁的膜回到原先形态的趋势被抵消。这就是气胀式充气膜结构与气承式充气膜结构相比效率较低的原因。将平面膜与充气梁弯曲,即做成充气穹顶和充气拱,这种关系一点也没改变,也就是说,与充气穹顶相比,充气拱说是效率较低的结构。尽管这样,使用充气拱结构,是因为这种结构具有特定的优点。充气穹顶经常保持穹顶内部与外部空气的气压差,出人穹顶时,一定要通过空气密闭出入口(旋转门与前室等),会感觉不方便。与此相对,充气拱结构的室内气压与室外气压相同,出入口自由地开放。并且,以前述富士群馆为例可以看出,气胀式充气拱结构可以形成与气承式充气穹顶结构不同的建筑造型。由于以上这些理由,预计气承式充气膜结构与气胀式充气膜结构今后将共同发展。

　　气肋式膜结构建筑，通过在主肋管间设置连接管，将多个主肋管连接为一体，形成有刚性的“气肋架构”，该“气肋架构”成为建筑的主要受力构件，配合“气肋架构”外覆盖的顶棚布及保温材料，就构成了传统建筑中的受力构建与围护结构，形成新颖的气肋式膜结构，这种结构具有自支撑，使用风机加压搭建，无需基础，硬件连接和拉索等优良特性。气枕式膜结构也是靠膜面内外压差来承载的。气枕及其组合可用作屋面或立面等围护结构。为了使气枕屋顶具有良好的透光性和保温性，一般采用ETFE膜。可在气枕内部增加内膜以减少气体的对流，从而提高其保温性。

　　充气膜结构作为用皮膜覆盖空气的方法,具有多种优点,但也有缺点。最大的问题是维护管理。简而言之,此结构在建筑物存在期间,需要时时刻刻用送风器进行鼓气。相对于平常情况,在积雪时和暴风时,许多的空气穹顶需要增加室内气压。并且,需要有应对偶尔停电的机制。近年,这种转换大多完全是自动进行,为了确保如通常情况那样进行转换,需要不断地维护管理,经济负担非常可观。

　　空气支承膜结构，即充气膜结构是利用膜内外空气的压力差为膜材施加预应力，使膜面能覆盖所形成的空间。有气承式和气囊式两种。张拉膜结构通过给膜材直接施加预拉力使之具有刚度并承担外荷载。整体张拉式膜结构，通过膜面内力直接将荷载传递给边缘构件，应用在跨度较小的膜结构当中。钢索和膜结合形成张拉索-膜结构可应用于较大跨度的膜结构。以上两种形式中钢索的作用不尽相同，在充气膜中，钢索主要起加劲作用；在张拉膜结构中，钢索与膜材都是主要受力构件。