膜結構支承體系的分類及特性
膜曲面單元的邊界通過點或線連接于膜結構的支承體上,形成一套完整的膜結構體系。膜結構的支承體可以獨立構成一個穩(wěn)定的結構體系,膜曲面單元僅為圍護體,這類膜結構稱為骨架式膜結構體系;膜結構支承體也可與膜曲面單元共同形成穩(wěn)定的受力結構體系,膜曲面形成不可缺少的受力單元,這類膜結構稱為張拉式膜結構體系;兩個具有正高斯曲面性質(zhì)的碗形膜曲面可成對封閉并由充斥其內(nèi)的空氣壓力所支承,這類膜結構稱為氣枕式膜結構體系。
(1) 張拉式膜結構
張拉式膜結構中,膜結構的曲面單元與其支承體共同構成一個完整的結構受力體系。張拉式膜結構的支承體一般為脊、谷、邊、斜拉索、撐桿、飛柱等,并不能獨自構成穩(wěn)定的受力體系,膜曲面單元的破損或缺失將導致整個結構體系的饋塌。在張拉結構中,膜面必須充分張緊才能承擔其結構單元的功能。因為充分張緊,膜面高度光滑和光潔,令室內(nèi)具有良好的透光效果;因為膜面充當了結構受力單元,支承體并非完整的結構體系,因此支承體構件較少,結構體系極其簡潔。不過張拉式膜結構在設計中應考慮諸多外力影響因素,否則將導致結構體系的安全度不高,一旦膜面因強臺風或其他原因破損,將導致整個結構體系的失效。2010年上海世博會中世博軸采用了張拉式膜結構體系。
(2)骨架式膜結構
骨架式膜結構中,膜曲面單元通常只起到圍護作用,膜面的支承體系是獨立且穩(wěn)定的結構承重體系。膜曲面單元可以是馬鞍形或傘形的。這類膜結構體系的****優(yōu)點在于結構體系的安全度高,因為膜曲面單元的損壞或缺失不會影響整個結構體系的安全性。但這類膜結構體系中支撐構件較多,很大程度上影響了其室內(nèi)建筑觀感和透光性,無法體現(xiàn)膜結構輕盈飄逸的特點。第七屆全國花舟博覽會北京主場館就采用了骨架式膜結構體系。
(3)氣承式膜結構
氣承式膜結構中,建筑物的整個屋面形似一個倒扣的碗面,由充斥于建筑物內(nèi)的空氣壓力支承。由于膜材料極輕的自重,這類膜結構所需空氣壓力也很小,因此氣承式膜結構是一種極為輕型高效的結構體系。但是,采用氣承式膜結構體系的建筑物,必須設置鼓風裝置,不間斷的充氣以補充氣壓,一旦斷電后,整個屋頂膜曲面將逐漸塌落。建筑層高較低的氣承式膜結構建筑內(nèi),必須充分考慮到這種情況,通過設置支架防止膜屋面塌落導致室內(nèi)人員窒息的情況發(fā)生。著名的東京穹頂就釆用了氣承式膜結構體系。
(4)氣枕式膜結構
氣枕式膜結構的膜面單元類似充氣枕頭,依靠填充于封閉膜單元內(nèi)的氣壓支承膜單元的曲面形狀。氣枕式膜結構一般釆用ETFE透明膜材料,夜晚氣枕內(nèi)側配以燈光可達成弦彩的建筑效果。與氣承式膜結構類似,氣枕內(nèi)的空氣氣壓必須恒定以維持氣枕形狀。所以,一般需設置氣枕氣壓的監(jiān)控和自動充氣裝置。ETFE膜材具有較明顯的蠕變特征,相比于氣承式膜結構,自動充氣對于氣枕式膜結構更為重要。德國安聯(lián)體育場的外圍護體就采用了氣枕式膜結構體系。
業(yè)務咨詢.gif)
.gif)
查看新聞