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膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)
1.骨架式膜結(jié)構(gòu)(frame Supported Structure)
以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架,在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式,下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高,因屋頂造型比較單純,開口部不易受限制,且經(jīng)濟(jì)效益高等特點,廣泛適用于任何大,小規(guī)模的空間。
2.張拉式膜結(jié)構(gòu)(Tension Suspension Structure)
以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成,利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安 定的形式。另外,其防污自潔性是所有建筑膜材中較好的,但柔韌性差,施工較困難,成本也十分驚人。除了可實踐具創(chuàng)意,創(chuàng)新且美觀的造型外,也是較能展現(xiàn)膜結(jié) 構(gòu)精神的構(gòu)造形式. 大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求]高,結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),且具豐 富的表現(xiàn)力,所以造價略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。
3.充氣式膜結(jié)構(gòu)(Pneumatic Structure)
充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊,利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后,使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差,以抵抗外力,因利用氣壓來支 撐,及鋼索作為輔助材,無需任何梁,柱支撐,可得更大的空間,施工快捷,經(jīng)濟(jì)效益高,但需維持進(jìn)行24小時送風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn),在持續(xù)運行及機(jī)器維護(hù)費用的成本上較高。其中大部分的知名生產(chǎn)企業(yè)都力具備產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)這一產(chǎn)業(yè)全業(yè)務(wù)鏈模式經(jīng)營。
現(xiàn)今,城市中已越來越多地可以見到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到各類建筑結(jié)構(gòu)中,在我們的城市中充當(dāng)著不可或缺的角色。
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膜結(jié)構(gòu)分類
PTFE
PTFE膜材是在超細(xì)玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。這種膜材有較好的焊接性能,有優(yōu)良的抗紫外線、抗老化性能和阻燃性能。膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景自重輕,跨度大,造價低,可以大限度發(fā)揮材料特性,有利防震。另外,其防污自潔性是所有建筑膜材中較好的,但柔韌性差,施工較困難,成本也十分驚人。在蓋格公司領(lǐng)導(dǎo)下,美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司共同開發(fā)持久性膜材。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中,使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂層,使持久性的PTFE膜正式誕生。此后持久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風(fēng)行,許多學(xué)者對膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。20年后跟蹤檢測結(jié)果表明,這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)只下降了20%~30%,顏色也幾乎沒變,膜的表層光滑,具有彈性,大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)微粒極難附著與滲透,經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性,這足以顯示出PTFE膜材的強(qiáng)大生命力和廣闊的市場前景。國外對這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟,生產(chǎn)廠家也很多
膜結(jié)構(gòu)的分類各自特點
骨架式膜結(jié)構(gòu)
骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用,是由于其結(jié)構(gòu)形式本身的局限性(骨架體系自平衡,膜體僅為輔助物,使膜體強(qiáng)度高的特點發(fā)揮不足等);而骨架形式與張拉形式的結(jié)合的運用,??扇〉酶挥谧兓慕ㄖЧ?。造型新穎美觀,色彩多變,可為文化、體育、旅游、商業(yè)設(shè)施提供良好的形象包裝。骨架式索膜體系建筑表現(xiàn)含蓄,結(jié)構(gòu)性能有一定的局限性,造價低于張拉式體系。1996年亞特蘭大奧運會主體育館(佐治亞穹頂)為這類結(jié)構(gòu)的典型工程。
膜結(jié)構(gòu)在中國也不乏工程實例,其中規(guī)模大、有影響力的膜結(jié)構(gòu)要數(shù)1997年竣工的上海八萬人體育場看臺罩棚張拉膜結(jié)構(gòu)工程。但該膜結(jié)構(gòu)為美國Weidlinger公司設(shè)計制作,由此也可以看出中國在該領(lǐng)域與國外先進(jìn)國家的差距很大。如果雨雪天氣持續(xù)不斷,積水會使膜材破壞,故要對公眾關(guān)閉膜面覆蓋的空間,并立即采取措施避免新的積水。影響中國膜結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用的主要因素有:國產(chǎn)膜材料性能差,而進(jìn)口膜材料價格高;尚無商業(yè)性的膜結(jié)構(gòu)計算南輔助設(shè)計系統(tǒng);人們對膜結(jié)構(gòu)缺乏足夠的認(rèn)識等。1970年日本大阪萬國博覽會上的美國館和富士館均采用了膜結(jié)構(gòu)建筑,在建筑行業(yè)引起了不小的轟動。1996年亞特蘭大奧運會的'佐治亞穹頂',擬橢圓形的尺寸達(dá)240m*193m。為了慶祝新千年的到來,英國在倫敦建成了直徑達(dá)320m的'千氣穹頂'。整個展覽大廳總面積為8萬平方米。覆蓋其上的是72塊聚(PVC)涂層的玻璃纖維織物板,千年穹頂以其獨特的膜結(jié)構(gòu),顯示了當(dāng)今建筑技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平。