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膜結(jié)構(gòu)特性
雕塑感:張拉膜結(jié)構(gòu)的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動。
張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動的空間形式。國外對這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟,生產(chǎn)廠家也很多,如德國Mehler公司、Verseidag公司,日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會社、美國Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。在一天內(nèi)隨著光線的變化,雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時,低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч栁挥谶h(yuǎn)地點時,膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,經(jīng)過設(shè)計的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。
安全性:按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。
由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕,即使發(fā)生意外坍塌,其危險性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時,若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌,其危險性會更小。
膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以較有利的形態(tài)承載。當(dāng)然,結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進行設(shè)計和調(diào)整。設(shè)計要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。
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膜結(jié)構(gòu)的分類各自特點
骨架式膜結(jié)構(gòu)
骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用,是由于其結(jié)構(gòu)形式本身的局限性(骨架體系自平衡,膜體僅為輔助物,使膜體強度高的特點發(fā)揮不足等);而骨架形式與張拉形式的結(jié)合的運用,??扇〉酶挥谧兓慕ㄖЧDそY(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用看臺膜結(jié)構(gòu)推動綠色建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,我國社會經(jīng)濟在一直遵循著節(jié)能減排的發(fā)展思路,并取得了積極的成效。骨架式索膜體系建筑表現(xiàn)含蓄,結(jié)構(gòu)性能有一定的局限性,造價低于張拉式體系。1996年亞特蘭大奧運會主體育館(佐治亞穹頂)為這類結(jié)構(gòu)的典型工程。
膜結(jié)構(gòu)被人們喜歡的特點
對于膜結(jié)構(gòu)來說,它主要被人們喜歡的特點主要由以下幾點。
1.由于膜結(jié)構(gòu)屬于鋼結(jié)構(gòu)的一種,為此它的強度高、重量輕,搭建的跨度比較大。膜結(jié)構(gòu)主要采用的材料上主要是鋼材、鋼索、膜材料等等。
2.膜結(jié)構(gòu)具有藝術(shù)性,它可以和美學(xué)很好的結(jié)合起來,在造型上可由很多樣式,由于它的特殊構(gòu)造,所形成的雙曲流線是正、負(fù)高斯曲率的,就是我們所常見的馬鞍形,并且通過其他的骨架結(jié)構(gòu)來對它進行支撐,這樣才可以實現(xiàn)造型形態(tài)的多樣化,將力與美實現(xiàn)的結(jié)合。膜材料膜材料與金屬、木材等建筑材料不同,它具有柔軟性、透光性等特性,而且膜材料的基布是織物,由于織物徑向(經(jīng)紗)與緯向(緯紗)的特性不同,因而膜材料是一種異向型非線性材料。
3.透光性比較好,由于其厚度在1mm左右,在白天可透射比達到20%。
4.具有自潔性,它的自潔性主要是膜材料表面加涂了防護層,防護層主要是聚氟乙烯、酸等構(gòu)成可耐高溫,不會發(fā)粘,從而在落到膜材料的灰塵可依靠雨水或者自然風(fēng)來達到自潔的特性。
5.經(jīng)濟性能好,如果采用膜結(jié)構(gòu),可減少很多成本,其次膜結(jié)構(gòu)的搭建時間段,在應(yīng)用大跨度時就更經(jīng)濟了。
膜結(jié)構(gòu)遮陽雨棚目前國內(nèi)膜結(jié)構(gòu)發(fā)展振奮人心,隨著一些大型體育館、候機大廳等建設(shè)以及2010年上海世博會和廣州亞運會等國際盛會的舉辦,為中國膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了機遇和挑戰(zhàn)。設(shè)計要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。尤其在膜材方面,中國起步晚,技術(shù)水平低,大部分膜材還主要依靠進口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場的主流,應(yīng)用比較廣泛。