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北京航空航天大學(xué)充氣囊體活動式試驗支持系統(tǒng)工程(簡稱北航實驗室)是較具代表性的氣承式膜結(jié)構(gòu),膜結(jié)構(gòu)建造時間為2010年,位于河北省秦皇島市昌黎漁島,北臨名旅游景點“世界滑沙中心”,是專為發(fā)展中國航空事業(yè)而修建的超大型飛行試驗基地。建筑面積3300 m2,采用國產(chǎn)PVC膜材,看臺膜材展開面積(包括氣囊)為28000 m2。結(jié)構(gòu)體系由兩大部分組成:試驗用主球體和通道。二者結(jié)構(gòu)體系相同,均為高壓氣囊和低壓氣承式組合充氣膜結(jié)構(gòu),其中高壓氣囊為直徑達1.5~3m的弧形圓柱曲面,內(nèi)壓高達到10kPa,為整個膜面提供骨架支撐作用;低壓氣承式充氣膜為一單層看臺膜面,內(nèi)壓僅為300Pa,起形成和維持膜面形態(tài),二者相互作用共同受外部荷載作用。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調(diào)節(jié)。
自始至終保持潔白美麗看臺膜材料具有極高的非粘著性,在我們?nèi)粘J褂貌徽村仌r就可以體會到這一特性。膜材料的表面不僅不易附著臟物及灰塵,而且其表面的灰塵會被雨水自然地沖洗干凈,所以經(jīng)過長年使用仍然保持外觀的潔凈及室內(nèi)的美觀。充滿自然光的明快空間白天,陽光透過看臺膜面使建筑物內(nèi)充滿夜自然漫射光。夜晚,室內(nèi)燈光透過膜面給空增添了夢幻般的夜景??磁_膜結(jié)構(gòu)在國外的很早設(shè)想和專利是1917年英國WillianLanchester應(yīng)用于野戰(zhàn)醫(yī)院的充氣帳篷,但直到1946年美國WalterBird才第壹次建造了直徑15m的充氣穹頂。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)用于體育館、娛樂設(shè)施時,可以實現(xiàn)全天內(nèi)的舒適相結(jié)合的理想的商業(yè)空間。
索及索具的選用索及鎖具對膜結(jié)構(gòu)看臺的美觀影響很大,應(yīng)盡可能選用制作精美、耐久性好的不銹鋼制品,同時其Z小破斷力應(yīng)滿足機械強度的要求。為適應(yīng)膜面在風(fēng)作用下的變形及滿足對膜面實施張拉和二次張拉的需求,張拉節(jié)點應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)動自由度和張拉調(diào)節(jié)量。膜角節(jié)點板由不銹鋼材料或普通鋼板制成,可以是一片節(jié)點板加上與之配合的夾板組成,也可以由兩片形狀、大小相同的板組合而成。節(jié)點板的形狀與角度要與膜面在角點出的空間形狀像匹配,同時傳力途徑明確、簡介,滿足機械強度的要求。001~2002年建設(shè)完成的位于鄭州市中心城區(qū)的鄭州雜技館,是國內(nèi)第壹個看臺膜結(jié)構(gòu)建筑形式的雜技館。
1.設(shè)計時。構(gòu)件的斷面尺寸選擇應(yīng)考慮銹蝕的影響而留有余量。盡可能選用不銹鋼材料制成的構(gòu)件。
2.避免膜材損壞撕裂。設(shè)計師在設(shè)計膜結(jié)構(gòu)時應(yīng)確保膜面在張拉后具有足夠的剛度;細部構(gòu)造設(shè)計要考慮到二次張拉的可能性;對發(fā)生松弛的膜面要及時進行二次張拉。節(jié)點設(shè)計要保證足夠的轉(zhuǎn)動自由度,以適應(yīng)膜面在風(fēng)作用下的撕裂或變形。