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膜结构材料与分类

时间 : 2018-08-28 10:12 浏览 :

膜结构材料    

    常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯(Teflon)。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差,但价格便宜,容易加工制作,色彩丰富,抗折叠性能好。为改善其性能,可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层,提高其抗老化和自洁能力,其寿命可达到15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好,但它价格较贵,不易折叠,对裁剪制作精度要求较高,寿命一般在30年以上,适用于永久建筑。

   膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式,它以性能优良的织物为材料,或是向膜内充气,由空气压力支撑膜面,或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从1970年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。 膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。成为化纤纺织品应用的一个重要领域。近年来在中国建筑 结构中也有长足的进展。 大阪万国博览会中的美国馆采用了气承式空气 膜结构。这个拟椭圆形、轴线尺寸为 140m×83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的 膜结构,而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物。作为一种真正的现代工程结构,大阪万国博览会的展览馆标志着 膜结构时代的开始。自此以后, 膜结构在世界范围内得到了迅猛的发展。从跨度来说,美国庞提亚克的"银色穹顶"气承式空气 膜结构的平面有234.9m×183m,开始采用聚四氟乙烯(PTFE)涂层的玻璃纤维织物,类似的大型体育馆在北美就建了九座。从面积来说,沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的悬挂膜结构占地42万m2。作为 膜结构一种新形式,索穹顶于1988年首先用在汉城奥运会的体操馆与击剑馆,其后又在一些体育建筑中得到推广。千年穹顶以其独特的 膜结构,显示了当今建筑技术与材料科学的发展水平。

膜结构分类

  1. 充气式膜结构

充气式膜结构是依靠膜曲面的内外气压差来维持膜曲面的形状。这种索膜的建筑历史比较长,但由于在使用的功能上明显的局限性(如形象单一、空间要求气闭等),使其应用面较窄;但充气式的索膜体系造价比较低,施工速度快,在特定的条件之下又有明显的优势。1970年在日本大阪万国博览会的美国馆,采用的就是这种结构,它标志着膜结构的开始。

 

2.骨架式膜结构

骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用,是由于其结构形式本身的局限性(骨架体系自平衡,膜体仅为辅助物,使膜体强度高的特点发挥不足等);而骨架形式与张拉形式的结合运用,常可取得更富于变化的建筑效果。骨架式索膜体系建筑表现含蓄,结构性能有一定的局限性,造价低于张拉式体系。1996年亚特兰大奥运会主体育馆(佐治亚穹顶)为这类结构的典型工程。

 

3.张拉式索膜结构

张拉式索膜建筑可谓索膜建筑的精华和代表。张拉索膜结构中膜曲面通过预应力维持自身形状,膜既是建筑物的圈护体又作为结构来抵抗外部荷载效应。由于其建筑形象的可塑性和结构形式的高度灵活性和适应性,该结构形式的应用极其广泛。张拉式索膜结构又可分为索网式、脊谷式等。这种体系富于表现力,结构性能强,但造价稍高,施工精度要求也高。


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