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膜结构知识 knowledge
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1。什么是膜结构

   膜结构(Membrane Structures)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon聚四氟乙烯,特氟隆)及 加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。

   膜结构是一种全新的建筑结构形式,它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体,具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化,结合整体建筑环境,建造出标志性的形象工程。

膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10mm-30mm水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上伸张的灵活曲面。

2.什么是张拉膜

   张拉式膜结构的先行者是德国的奥托(F.Otto),他在1955年设计的张拉膜结构跨度在 25m左右,用于联合公园多功能展厅。由于张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力,以抵抗外部荷载的作用,因此在一定初始条件(边界条件和应力条件)下,其初始形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题,都需要有计算来确定,所以张拉膜结构的发展离不开计算机技术的进步和新算法的提出。目前国外一些先进的膜结构设计制作软件已非常完善,人们可以通过图形显示看到各种初始条件和外荷载作用下的形状与变形,并能计算任一点的应力状态,使找形(初始形状分析)、裁剪和受力分析集成一体化,使得膜结构的设计大为简便,它不但能分析整个施工过程中各个不同结构的稳定性和膜中应力,而且能精确计算由于调节索或柱而产生的次生应力,完全可以避免各种不利荷载工况产生的不测后果。因此计算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了广阔的前景。而特氟隆膜材料的研制成功也极大地推动了张拉膜结构的应用。

3.什么是充气膜

   向由膜结构构成的室内充入空气,保持使室内的空气一压力始终大于室外的空气压力,由此使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式。世界上第一座充气膜结构建成于1946年,设计者为美国的沃尔特•勃德(W.Bird),这是一座直径为15m的充气穹顶。1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。而70年代初美国盖格尔一勃格公司(Geiger-Berger Associates)开发出的符合美国永久建筑规范的特氟隆(Teflon)膜材料为膜结构广泛应用于永久、半永久性建筑奠定了物质基础。之后,用特氟隆材料做成的室内充气式膜结构相继出现在大中型体育馆中,如 1975年建成的密歇根州庞蒂亚克"银色穹顶"(椭圆形 220 × 159m),1988年建成的日本东京体育馆。


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