膜結構建筑特點

膜結構建筑是用輕質高強度柔性薄膜材料與支撐體系相結合形成的具有一定剛度的穩(wěn)定曲面、可承受一定荷載、能夠覆蓋大空間的結構形式。由于充分發(fā)揮了材料抗拉強度高的特性,使得膜結構建筑具有以下優(yōu)點:

1.1 跨度大

據(jù)有關資料推測,跨度越大的建筑,采用膜結構越能體現(xiàn)其經(jīng)濟性。目前充氣結構建筑的無內柱空間路度可做到200m以上。

1.2 結構重量輕

膜材本身質輕,支承膜材的鋼桿、鋼架與鋼索比相應的鋼筋混凝土也減輕不少重量。1970年日本大阪世界博覽會中的美國館,屋面重量每平方米僅1122kg。

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膜結構建筑常用結構型式：充氣膜結構

氣承式膜結構依靠曲面內外氣壓差來維持膜曲面的形狀。 氣承式膜結構是在由膜結構構成的室內充入空氣,保持使室內的空氣壓力始終大于室外的空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負載荷及外力的構造形式。充氣膜結構分為單層結構和雙層結構,單層結構如同肥皂泡,單層膜的內壓大于外壓。此結構具有大空間,重量輕,建造簡單的特點。但需要不斷輸入超壓氣體及需日常維護管理。雙層結構是雙層膜之間充入氣體,和單層相比可以充入高壓空氣,形成具有一定剛性的結構,而且進出口可以敞開。膜結構只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結構的精髓。

膜結構設計步驟

（2）脈動風壓系數(shù)的確定

膜結構在荷載作用下的位移較大，結構位形的變化會對其周圍風場產(chǎn)生影響，所以膜結構的風動力響應過程是流固耦合過程。這種動力過程的風洞試驗必須采用氣動彈性模型，因此實現(xiàn)起來技術難度較大。近年來發(fā)展的“數(shù)值風洞”技術受到越來越多的重視。這種技術簡單的說就是將計算流體力學（CFD）和計算結構力學（CSD）技術結合起來，用計算流體力學來模擬結構周圍的風場，用計算結構力學來模擬膜結構，再借助某些參數(shù)的傳遞來實現(xiàn)兩者之間的耦合作用，不過，該方法還處試驗階段。在荷載作用下膜材料的變形較大，且隨著形狀的改變，荷載分布也在改變，因此要準確計算結構的變形和應力要用幾何非線性的方法進行。