膜结构建筑的特点及应用展望

    膜结构是近几十年来翻开起来的一种空间结构型式。论说了膜结构的特征及膜资料的 功用、规划的基 本要求,并对膜结构在21世纪的运用进行了展望。

     膜结构修建是用轻质高强度柔性薄膜资料与支撑系统相结合构成的具有必定刚度的安稳曲面、可接受必定荷载、能够掩盖大空间的结构办法。因为充分发挥了资料抗拉强度高的特性,使得膜结构修建具有以下利益:

     据有关资料估测,跨度越大的修建,选用膜结构越能体现其经济性。现在充气结构修建的无内柱空间路度可做到200m以上。

     膜材自身质轻,支承膜材的钢杆、钢架与钢索比相应的钢筋混凝土也减轻不少分量。1970年日本大阪国际博览会中的美国馆,屋面分量每平方米仅1122kg。

1.3 施工便当

1.4 造型美丽

1.5 费用低

     膜结构归于空间结构系统,它不同于一般的钢、木、砖和钢筋混凝土结构,是继网架、薄壳、悬索结构之后新鼓起的一个结构系统。近三十年来,预应力 索在结构系统中的效果和优势已为工程师所充分认识,各种新式索和膜结构系统得到了广泛的研讨和运用。从膜结构的结构和受力特征可将膜结构分为张拉膜结构、充气膜结构和框式膜结构三大类。

     张拉膜结构是经过边界条件给膜材施加必定的预张应力,膜既是修建物的保护体又作为结构以抵御外部荷载的效果,因而在必定的初始条件下,其形状的断定、在外荷载效果下膜中应力散布与变形以及怎样用二维的膜资料来仿照三维的空间曲面等一系列杂乱的问题,都需经过核算断定,张拉膜结构的翻开离不开核算机技能的跋涉和新算法的提出。

     气承式膜结构依托曲面表里气压差来坚持膜曲面的形状。 气承式膜结构是在由膜结构构成的室内充入空气,坚持使室内的空气压力一向大于室外的空气压力,由此使膜资料处于张力状况来抵御负载荷及外力的结构办法。充气膜结构分为单层结构和双层结构,单层结构好像肥皂泡,单层膜的内压大于外压。此结构具有大空间,分量轻,缔造简略的特征。但需求不断输入超压气体及需日常保护处理。双层结构是双层膜之间充入气体,和单层比较能够充入高压空气,构成具有必定刚性的结构,并且进出口能够翻开。

     框式膜结构中膜面仅仅起到对框架结构的保护效果,框架结构能够是传统的刚性结构,也能够是各类索结构。

     21世纪修建领域的翻开趋势之一是选用新材 料。膜结构修建的开发与运用,脱节结构对钢材、木材、混凝土等传统资料的依托,为修建带来一场新的改造。用于膜结构修建的膜资料是在用纤维织成的基布上涂敷树脂或橡胶等而制成的,高强度聚酯纤维是膜材的基质,确保膜材的强度;高分子聚合物涂层确保膜材的密实性;而慵懒资料涂层则首要是确保膜材的自洁性。膜资料与金属、木材等修建资料不同,它具有柔软性、透光性等特性,并且膜资料的基布是织物,因为织物径向(经纱)与纬向(纬纱)的特性不同,因而膜资料是一种异向型非线性资料。基布首要承当膜资料的抗拉、抗撕裂等力学特性及防火性、耐久性、自洁性、染色性及膜资料与膜资料的溶合性等特性。

     PVC类膜资料的布基织物为聚脂或聚胺脂等,涂层为PVC树脂,或氯丁橡胶类物质,一般另加有聚氟乙烯(PVF)或聚偏氟乙烯(PVDF)类面层。PVC膜材在资料及加工上都比PTFE膜廉价,且具有资料柔软、易施工的利益。但在强度、经用性、防火性等功用上较PTFE膜差。为了改进PVC膜材的耐火性及防污性,近年来已研宣告以氟素系树脂于PVC涂层材的外表处理上做涂层。

     PVF膜材是在PVC膜的外表处理上以PVF树脂做薄膜状薄片(1aminate)加工,比PVDF膜的耐久性更佳,且具有防沾污的利益。但因加工性、施工性与防火性欠安,运用遭到必定的绑缚。

4 膜结构的规划与施工

     传统膜结构的规划首要包含体形规划、找形分 析、荷载剖析、裁剪剖析等。

     初始预应力要经过荷载核算来断定。经过找形剖析而构成的膜结构一般为三维不行展空间曲面,怎样经过二维资料的裁剪,张拉构成所需求的三维空间曲面,是整个膜结构工程中的要害问题,是裁剪剖析的首要内容。

5 膜结构的运用远景

     自重轻,跨度大,造价低,能够最大极限发挥资料特性,有利防震;造型新颖美丽,颜色多变,可为文明、体育、旅游、商业设备供给最佳的形象包装;具有较好的防水、透光功用,缔造周期短,可做永久性修建,也可移动搬迁,有利于城建现象及房地产项意图开发。能够预见,21世纪我国的经济日新月异,膜结构修建将在未来大型修建中展示新、奇、轻、美的特征,因而膜结构修建的研讨与开发有着广泛的翻开远景。