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001~2002年建設完成的位于鄭州市中心城區(qū)的鄭州雜技館,是國內(nèi)第壹個看臺膜結構建筑形式的雜技館。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,在看臺看臺膜頂90m2范圍內(nèi),造型出五峰突兀。膜結構為全覆蓋全封閉形式,設有組織排水、隱蔽排水構造。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,這對于建筑節(jié)能十分重要。膜體支承體系為全格構式相貫線焊接柱、梁組成,共有11根柱,11根縱向梁,在11根縱向梁上部增設膜脊梁頂升構造(當膜體后期松弛時,可滿足二次張拉)
上海世博會世博軸看臺膜結構的方案概念設計是德國SBA 事務所,其膜結構設計、檢測驗收嚴格遵循國家和地方膜結構標準。針對這一工程,同濟大學進行了包括結構體系、材料、節(jié)點、連接件等系列的理論和試驗研究,確保了工程的順利建設和安全運行。這一項目的成功建成標志了中國膜結構技術達到了國際先近水平。上海世博會中,日本館無疑是很有意義的看臺膜結構,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。采用PTFE的上海世博會世博軸也因頻繁變更用途、進行改造,膜面也出現(xiàn)了較多的局部破損。ETFE薄膜上涂有Ti02光催化涂層并附著柔性光伏太陽能薄膜。
膜結構是20世紀中期發(fā)展起來的一種新型建筑結構形式,它是由多種高強薄膜材料及加強構件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預張應力形成某種空間形狀作為覆蓋結構并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。膜結構是一種全新的建筑結構形式,集建筑學、結構力學、精細化工與材料科學、計算機技術等為一體,具有很高的技術含量,其曲面可以隨著建筑師的設計需要任意變化,結合整體環(huán)境,建造出標志性的形象工程。它以其新穎獨特的建筑造型和良好的受力特點,被廣泛應用于體育健身設施、文化娛樂設施、交通運輸設施、工農(nóng)業(yè)建筑及標志性建筑中。膜材很重要的特點是材質(zhì)輕,這一特點決定了其很適宜采用輕型支承結構體系。
膜結構看臺結構設計細節(jié)
膜與索的連接在膜結構看臺中,索的應用形式有:形成膜邊界的邊索,幫助大面積膜面?zhèn)鬟f荷載的加強索,輔助形成曲面形狀的脊索和谷索,以及維持支承結構體系穩(wěn)定的結構穩(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;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。加強索以及脊索和谷索可以在膜布外,也可以在膜布內(nèi)。