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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(gè)看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑形式的雜技館。其主體建筑面積3525m2,膜體投影面積3125m2,主體用鋼量120t。平面呈近似圓形,圓半徑為33m,在看臺(tái)看臺(tái)膜頂90m2范圍內(nèi),造型出五峰突兀。建筑面積3300m2,采用國產(chǎn)PVC膜材,看臺(tái)膜材展開面積(包括氣囊)為28000m2。膜結(jié)構(gòu)為全覆蓋全封閉形式,設(shè)有組織排水、隱蔽排水構(gòu)造。膜體支承體系為全格構(gòu)式相貫線焊接柱、梁組成,共有11根柱,11根縱向梁,在11根縱向梁上部增設(shè)膜脊梁頂升構(gòu)造(當(dāng)膜體后期松弛時(shí),可滿足二次張拉)
上海世博會(huì)世博軸看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)的方案概念設(shè)計(jì)是德國SBA 事務(wù)所,其膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、檢測驗(yàn)收嚴(yán)格遵循國家和地方膜結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)這一工程,同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了包括結(jié)構(gòu)體系、材料、節(jié)點(diǎn)、連接件等系列的理論和試驗(yàn)研究,確保了工程的順利建設(shè)和安全運(yùn)行。這一項(xiàng)目的成功建成標(biāo)志了中國膜結(jié)構(gòu)技術(shù)達(dá)到了國際先近水平。上海世博會(huì)中,日本館無疑是很有意義的看臺(tái)膜結(jié)構(gòu),它采用輕鋼框架支承的雙層ETFE氣枕 ,高約24m,建筑面積約6000m2。在國際上受次在ETFE氣枕中集成了非晶太陽能電池,其發(fā)電能力為20~30 kW。近十多年來,ETFE氣枕膜結(jié)構(gòu)在我國有較多的應(yīng)用,甚至在環(huán)境氣溫為-30℃的我國北方也有應(yīng)用實(shí)例。ETFE薄膜上涂有Ti02光催化涂層并附著柔性光伏太陽能薄膜。
膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式,它是由多種高強(qiáng)薄膜材料及加強(qiáng)構(gòu)件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力形成某種空間形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)是一種全新的建筑結(jié)構(gòu)形式,集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精細(xì)化工與材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體,具有很高的技術(shù)含量,其曲面可以隨著建筑師的設(shè)計(jì)需要任意變化,結(jié)合整體環(huán)境,建造出標(biāo)志性的形象工程。它以其新穎獨(dú)特的建筑造型和良好的受力特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于體育健身設(shè)施、文化娛樂設(shè)施、交通運(yùn)輸設(shè)施、工農(nóng)業(yè)建筑及標(biāo)志性建筑中。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(dá)1。
膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)
膜與索的連接在膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)中,索的應(yīng)用形式有:形成膜邊界的邊索,幫助大面積膜面?zhèn)鬟f荷載的加強(qiáng)索,輔助形成曲面形狀的脊索和谷索,以及維持支承結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定索和錨地拉索等。邊索與膜的連接可以是索穿在膜邊的“褲套”內(nèi),也可以通過“U型”夾板相連;具有高透光性,透光率為13%,而且透過看臺(tái)膜材料的光線是自然散漫光,不會(huì)產(chǎn)生陰影,也不會(huì)發(fā)生眩光。加強(qiáng)索以及脊索和谷索可以在膜布外,也可以在膜布內(nèi)。