




膜结构建筑特点
膜结构建筑是用轻质高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成的具有一定刚度的稳定曲面、可承受一定荷载、能够覆盖大空间的结构形式。由于充分发挥了材料抗拉强度高的特性,使得膜结构建筑具有以下优点:
1.1 跨度大
据有关资料推测,跨度越大的建筑,采用膜结构越能体现其经济性。目前充气结构建筑的无内柱空间路度可做到200m以上。
1.2 结构重量轻
膜材本身质轻,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重量。1970年日本大阪世界博览会中的美国馆,屋面重量每平方米仅1122kg。
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膜结构的清洁
膜结构膜面上污垢的堆积与当地的环境条件、膜结构膜材特性和膜面的形状有关。从技术的角度看,膜结构不一定需要清洗。对于大多数膜结构膜材而言,清洗不能延长其工作寿命,相反.不恰当的清洗还会缩短其寿命。
膜结构设计步骤
常用的计算机找形方法:
(1)力密度法
索网结构中拉力与索长度的比值定义为力密度(ForceDensity)。力密度法(ForceDensityMethod)是由Linkwitz及Schek提出来的,原先只是用于索网结构的找形,将膜离散为等代索网,后来,该方法被用于膜结构的找形。把等代为索的膜结构看成是由索段通过结点相连而成,通过确定索段的力密度,建立并求解结点的平衡方程,可得各自由结点的坐标。影响中国膜结构广泛应用的主要因素有:国产膜材料性能差,而进口膜材料价格高。
不同的力密度值,对应不同的外形。当外形符合要求时,由相应的力密度即可求得相应的预应力分布值。力密度法也可以用于求解小曲面,小曲面时膜内应力处处相等,肥皂膜就是建议的小曲面的例子。“水立方”采用双层ETFE充气膜结构,共1437块气枕,每一块都好像一个“水泡泡”,气枕可以通过控制充气量的多少,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光,节省能源,并且具有良好的保温隔热、消除回声,为运动员和观众提供温馨,安逸的环境。实际上的小曲面无法用计算机数值计算方法得到,所以工程上常采用确定误差来得到可接受的较小曲面。
力密度法的优点是只需求解线性方程组,其精度一般能满足工程要求。用力密度法找形的软件有德国EASY(EasyForm)、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。
2.风荷载作用
膜结构区别于传统结构的两个显著特点是轻和柔。轻,意味着结构自身重量和惯性力小,自重不是主要荷载,力可以忽略不计,而风是主要荷载;柔,意味着结构无抗弯刚度,结构对外荷载的抵抗是通过形状改变来实现的,表现出几何非线性特征。膜结构的特点决定了膜结构是风敏感结构,抗风设计在膜结构设计中处于主要地位。但该膜结构为美国Weidlinger公司设计制作,由此也可以看出中国在该领域与国外******的差距很大。
膜结构轻、柔、飘的显著特点决定了膜结构抗风计算的内容也有自身特点。