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北京航空航天大學(xué)充氣囊體活動(dòng)式試驗(yàn)支持系統(tǒng)工程(簡(jiǎn)稱北航實(shí)驗(yàn)室)是較具代表性的氣承式膜結(jié)構(gòu),膜結(jié)構(gòu)建造時(shí)間為2010年,位于河北省秦皇島市昌黎漁島,北臨名旅游景點(diǎn)“世界滑沙中心”,是專為發(fā)展中國(guó)航空事業(yè)而修建的超大型飛行試驗(yàn)基地。建筑面積3300 m2,采用國(guó)產(chǎn)PVC膜材,看臺(tái)膜材展開面積(包括氣囊)為28000 m2。結(jié)構(gòu)體系由兩大部分組成:試驗(yàn)用主球體和通道。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)1.5~3m的弧形圓柱曲面,內(nèi)壓高達(dá)到10kPa,為整個(gè)膜面提供骨架支撐作用;前后為邊環(huán)索,每根桅桿頂部交叉下拉7根吊索與前后邊索相連,膜頂中間設(shè)置谷索,谷索與邊環(huán)索之間由聯(lián)系索聯(lián)結(jié),每根桅桿頂部有兩根下拉索與外側(cè)的錨座節(jié)點(diǎn)相連保持平衡。低壓氣承式充氣膜為一單層看臺(tái)膜面,內(nèi)壓僅為300Pa,起形成和維持膜面形態(tài),二者相互作用共同受外部荷載作用。
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(guó)SBA 事務(wù)所,其膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、檢測(cè)驗(yàn)收嚴(yán)格遵循國(guó)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(guó)膜結(jié)構(gòu)技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先近水平。上海世博會(huì)中,日本館無(wú)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(guó)際上受次在ETFE氣枕中集成了非晶太陽(yáng)能電池,其發(fā)電能力為20~30 kW。ETFE薄膜上涂有Ti02光催化涂層并附著柔性光伏太陽(yáng)能薄膜。膜結(jié)構(gòu)在臺(tái)風(fēng)下的損毀也時(shí)常發(fā)生,許多研究者均在進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動(dòng)研究,包括CFD數(shù)值模擬方法、風(fēng)洞試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等的工作均在開展,這一領(lǐng)域的研究任種道遠(yuǎn),要取得能夠?qū)嵱玫拇_保膜結(jié)構(gòu)臺(tái)風(fēng)下安全的設(shè)計(jì)方法尚需許多研究者的努力。
自始至終保持潔白美麗看臺(tái)膜材料具有極高的非粘著性,在我們?nèi)粘J褂貌徽村仌r(shí)就可以體會(huì)到這一特性。膜材料的表面不僅不易附著臟物及灰塵,而且其表面的灰塵會(huì)被雨水自然地沖洗干凈,所以經(jīng)過長(zhǎng)年使用仍然保持外觀的潔凈及室內(nèi)的美觀。充滿自然光的明快空間白天,陽(yáng)光透過看臺(tái)膜面使建筑物內(nèi)充滿夜自然漫射光。夜晚,室內(nèi)燈光透過膜面給空增添了夢(mèng)幻般的夜景。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)用于體育館、娛樂設(shè)施時(shí),可以實(shí)現(xiàn)全天內(nèi)的舒適相結(jié)合的理想的商業(yè)空間。膜材料的表面不僅不易附著臟物及灰塵,而且其表面的灰塵會(huì)被雨水自然地沖洗干凈,所以經(jīng)過長(zhǎng)年使用仍然保持外觀的潔凈及室內(nèi)的美觀。
防止火源破壞
膜結(jié)構(gòu)的膜面應(yīng)盡量減少可燃物體的靠近。應(yīng)嚴(yán)格按建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的要求設(shè)置相應(yīng)的消防設(shè)施。施工方盡可能采用不可燃PTFE圖層覆蓋材料。
防止連接構(gòu)件破損
連接構(gòu)件也是膜結(jié)構(gòu)張拉中的重要因素,連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)確保其滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求并有適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備。關(guān)鍵部位可考慮設(shè)置安全鏈等構(gòu)造措施,以防萬(wàn)一連接件破壞時(shí)不致于危及到整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。