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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;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。膜材的透光性及對(duì)光色的選擇可以通過(guò)涂層的顏色或是面層顏色來(lái)調(diào)節(jié)。
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(guò)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(guò)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(guò)膜面給空增添了夢(mèng)幻般的夜景。看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)在國(guó)外的很早設(shè)想和專利是1917年英國(guó)WillianLanchester應(yīng)用于野戰(zhàn)醫(yī)院的充氣帳篷,但直到1946年美國(guó)WalterBird才第壹次建造了直徑15m的充氣穹頂。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)用于體育館、娛樂(lè)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。
索及索具的選用索及鎖具對(duì)膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)的美觀影響很大,應(yīng)盡可能選用制作精美、耐久性好的不銹鋼制品,同時(shí)其Z小破斷力應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。為適應(yīng)膜面在風(fēng)作用下的變形及滿足對(duì)膜面實(shí)施張拉和二次張拉的需求,張拉節(jié)點(diǎn)應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和張拉調(diào)節(jié)量。膜角節(jié)點(diǎn)板由不銹鋼材料或普通鋼板制成,可以是一片節(jié)點(diǎn)板加上與之配合的夾板組成,也可以由兩片形狀、大小相同的板組合而成。節(jié)點(diǎn)板的形狀與角度要與膜面在角點(diǎn)出的空間形狀像匹配,同時(shí)傳力途徑明確、簡(jiǎn)介,滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。001~2002年建設(shè)完成的位于鄭州市中心城區(qū)的鄭州雜技館,是國(guó)內(nèi)第壹個(gè)看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑形式的雜技館。
1.設(shè)計(jì)時(shí)。構(gòu)件的斷面尺寸選擇應(yīng)考慮銹蝕的影響而留有余量。盡可能選用不銹鋼材料制成的構(gòu)件。
2.避免膜材損壞撕裂。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)膜結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)確保膜面在張拉后具有足夠的剛度;細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)要考慮到二次張拉的可能性;對(duì)發(fā)生松弛的膜面要及時(shí)進(jìn)行二次張拉。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要保證足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,以適應(yīng)膜面在風(fēng)作用下的撕裂或變形。