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北京航空航天大學充氣囊體活動式試驗支持系統(tǒng)工程(簡稱北航實驗室)是較具代表性的氣承式膜結構,膜結構建造時間為2010年,位于河北省秦皇島市昌黎漁島,北臨名旅游景點“世界滑沙中心”,是專為發(fā)展中國航空事業(yè)而修建的超大型飛行試驗基地。建筑面積3300 m2,采用國產PVC膜材,看臺膜材展開面積(包括氣囊)為28000 m2。結構體系由兩大部分組成:試驗用主球體和通道。二者結構體系相同,均為高壓氣囊和低壓氣承式組合充氣膜結構,其中高壓氣囊為直徑達1.5~3m的弧形圓柱曲面,內壓高達到10kPa,為整個膜面提供骨架支撐作用;與傳統(tǒng)建筑方式相比,膜結構建筑的施工周期至少可縮短一半,一般項目可在兩個月內竣工,施工期間不影響其他工程的施工進度。低壓氣承式充氣膜為一單層看臺膜面,內壓僅為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。
在1996~2005年的早期看臺膜結構應用中,PVC膜材因為其相對低廉的價格和易于安裝的特點占了多數(shù),唯1的例外是外方公司Birdair,Inc.設計和施工的上海八萬人體育場。但是,早期PVC材料無論其自潔性能還是耐久性能均不盡人意,在應用10年左右后,大部分PVC看臺膜結構均呈現(xiàn)較差的表現(xiàn):膜面臟污、泛黃、破損等。相比較而言,上海八萬人體育場膜面給人的感覺都是隨使用期的延長約來越白、越來越整潔。所以,近十多年以來,業(yè)主和建筑師越來越青睞PTFE膜材。2001~2003年建設完成的南寧國際會議會展中心,建筑面積11萬m2。
PVC看臺 膜材料
PVC膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚乙烯)樹脂而形成的復合材料,PVC看臺膜材料的強度及防火性與PTFE相比具有一定差距,使用年限一般在7~15年。為解決PVC膜材料的自潔性問題,通常在PVC涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF 膜材料。上部由8片花瓣狀的屋蓋組成,每片為呈網(wǎng)狀形的空間桁架結構,重約200t,8片屋蓋可由驅動裝置同時開啟和關閉,開啟一次大約需要7min30s。
膜結構的分類
根據(jù)結構形式的不同,膜結構可分為3類:骨架式膜結構、充氣式膜結構和張拉式膜結構。