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膜結構建筑的概念與分類

發布時間:2021-06-03

膜結構是近幾十年來隨著新材料發展起來的一種新的結構形式。它已成為20世紀末大跨度空間建筑和風景園林的主要形式之一,具有強烈的時代感和代表性。它是一個集建筑學、結構力學、高分子化學、紡織、精細化工、材料科學、計算機技術于一體的跨學科應用工程。它具有較高的技術含量和藝術感染力,實用性強,應用領域廣,發展潛力巨大。它是21世紀空間結構發展的主流。

膜材料及相關構件的力學模式,膜結構分為四種類型:整體張拉膜結構、骨架支撐膜結構、索承式膜結構和氣承式膜結構。

張拉膜結構通過直接對膜材料施加預張力而具有剛度并承受外荷載。整體張拉膜結構通過膜面內力將荷載直接傳遞給邊緣構件,適用于小跨度的膜結構。由鋼絲繩與薄膜組合而成的索膜結構可應用于大跨度的膜結構。

根據膜結構的受力要求,將框架結構中的其他受力構件或膜支撐結構布置在一起。

索膜結構的主要形式是索穹頂結構,它是由連續索和不連續壓桿組成的預應力空間結構體系。這種結構以膜材料作為覆蓋材料,膜材料是傳力構件而不是主要受力構件,其主要功能是圍護結構。

空氣支撐膜結構,即充氣膜結構,是利用膜內外空氣的壓差,對膜材料施加預應力而形成的空間,使膜表面覆蓋所形成的空間。充氣膜結構通常分為充氣膜結構和充氣膜結構。氣承式膜結構通過壓力控制系統向建筑內充氣,使建筑內外保持一定的壓差,膜體產生一定的預張力,從而保證系統的剛度。在充氣膜結構中,鋼纜起著主要的加勁作用,這與張拉膜結構不同,鋼纜和膜材料都是主要的受力構件。

空氣支撐膜結構的膜結構如下:

1) 單層結構:由單層膜材料構成的膜體重量輕、成本低、透光性好,但隔音隔熱效果較差;

2) 雙層結構:采用內外膜材料,在兩層膜材料之間保持一定間隔,形成空氣絕緣層。與單層結構相比,隔聲隔熱效果提高,透光率降低;

3) 雙層保溫棉結構:在內外膜材料之間填充保溫棉而形成的膜結構。該結構具有良好的隔音隔熱效果,能有效降低空調能耗。結構可在膜體頂部采用局部透光設計,以提高白天的自然采光效果。

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