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小品膜結(jié)構(gòu)和功能性看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑幾乎遍布大江南北,街頭或公園雕塑、遮雨棚、露天車庫(kù)棚、門廊、收費(fèi)站、加油站等膜結(jié)構(gòu)隨處可見,北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓收費(fèi)站的看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑(圖6)建于2007~2008年,建筑面積3500m2,采用ETFE和PTFE看臺(tái)膜材交錯(cuò)布置,展開面積3385m2。支承結(jié)構(gòu)體系類似于懸索橋,兩端由兩個(gè)梭形桅桿作為橋塔,跨度166m。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。采用PTFE的上海世博會(huì)世博軸也因頻繁變更用途、進(jìn)行改造,膜面也出現(xiàn)了較多的局部破損。
膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式,它是由多種高強(qiáng)薄膜材料及加強(qiáng)構(gòu)件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力形成某種空間形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)是一種全新的建筑結(jié)構(gòu)形式,集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精細(xì)化工與材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體,具有很高的技術(shù)含量,其曲面可以隨著建筑師的設(shè)計(jì)需要任意變化,結(jié)合整體環(huán)境,建造出標(biāo)志性的形象工程。它以其新穎獨(dú)特的建筑造型和良好的受力特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于體育健身設(shè)施、文化娛樂設(shè)施、交通運(yùn)輸設(shè)施、工農(nóng)業(yè)建筑及標(biāo)志性建筑中。同時(shí),由于看臺(tái)膜材具有一定的透光率,白天可減少照明強(qiáng)度和時(shí)間,能很好地節(jié)約能源,夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達(dá)到很好的觀賞效果。
膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)的設(shè)計(jì)是需要設(shè)計(jì)師通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、溝通了解客戶需求,然后根據(jù)外觀要求進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)后,再確定確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來(lái)完成的,其中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響到了膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)的穩(wěn)定性與使用性能
水平力的傳遞在膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)中,作用于膜面的荷載會(huì)以膜面張力的形式呈現(xiàn),并主要通過邊界索經(jīng)膜角節(jié)點(diǎn)板傳遞到支承結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ),節(jié)點(diǎn)處的水平力往往很大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用合適的構(gòu)造措施以確保水平力的可靠傳遞。
膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)
膜與索的連接在膜結(jié)構(gòu)看臺(tái)中,索的應(yīng)用形式有:形成膜邊界的邊索,幫助大面積膜面?zhèn)鬟f荷載的加強(qiáng)索,輔助形成曲面形狀的脊索和谷索,以及維持支承結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定索和錨地拉索等。邊索與膜的連接可以是索穿在膜邊的“褲套”內(nèi),也可以通過“U型”夾板相連;膜結(jié)構(gòu)建筑21世紀(jì)很具代表性與充滿前途的建筑形式,其打破了以往建筑形態(tài)的模式,以其獨(dú)特新穎、豐富多彩的造型、優(yōu)美的曲線,成為城市的象征性建筑。加強(qiáng)索以及脊索和谷索可以在膜布外,也可以在膜布內(nèi)。