膜结构工程的特性
膜结构工程是应用于建筑工程领域中的一种类别,膜结构的造型设计、力学分析、裁剪设计及膜成品制作及安装,支承结构或构件的制作及安装工程等组成,是集建筑学、工程结构学、材料学等学科为一体的多学科交叉应用工程。
膜结构工程作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。恰由于此,用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。
l 轻质:膜材料张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多,但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和***结构细部构件,将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。
l 透光性:透光性是现代膜结构***被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的亮度,这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用,膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚,透光性将膜结构变成了光的雕塑。
膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间,有的膜材的光谱透射比可以达到40%,而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。
通过膜材和透光保温材料的适当组合,可以使含保温层的多层膜具有透光性。即使光谱透射只有几个百分点,膜屋面对于肉眼来说依然是发亮和透光的,具有轻型屋面的观感。
l 柔性:张拉膜结构不是刚性的,其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载,在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小,直至能更有效抵抗该荷载。
膜结构的柔性使其在任一荷载作用下均以***有利的形态承载。当然,结构的布置和形状要根据荷载情况来进行设计和调整。设计要确何膜面与其辅助结构协调工作,雨棚,以避免力在膜面或辅助结构上集中而达结构***的临界值。
张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生变形。膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。
不同的膜材的柔性程序也不相同,有的膜材柔韧性佳,不会因折叠而产生脆裂或是破损,这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。
l 安全性:按照现有的各国规范和指南设计的的轻型张拉膜结构具有足够的安全性。轻型结构在***等水平荷载作用下能保持很好的稳定性。
由于轻型结构自重较轻,即使发生意外坍塌,仓库雨棚,其***性也较传统建筑结构小。膜结构发生撕裂时,若结构布置能保证桅杆、梁柱等刚性支承构件不发生坍塌,其***性会更小。
l 功能:由于张拉膜结构的自身特性,其可以满足从简单遮阳结构到功能复杂的大型建筑等许多不同的建筑功能要求,并形态***表现力且对于有些功能要求只有它才是***为适合的。
l ***表现力的建筑形态:具有特定功能的建筑都可通过立意得以表达,张拉膜结构的独特外形体现了建筑自身的自然美感。这些建筑形态本身和与其相协调的传统建筑一起构成了令人兴致盎然的地面标志性建筑。膜结构设计是结构与外形的有机融合,使其显得了类拔萃,同时与自然环境、历史及现代的城市景观有机结合。轻型结构可以看成是大型的雕塑作品,可为其周边空间增添活力,成为周围环境的补充和焦点。
l 抵御天气的影响:膜屋面的一个重要作用就是抵御各种天气变化(如日晒、雨淋、风雪等)对其内部空间的影响,保持建筑物内部的舒适性。选择膜面的形态和材料时要考虑到所有可能的天气状况,并尽可能利用建筑本身等被动方法来减少能量的消耗。
多孔膜材可用作遮蔽结构。它可以控制光的透射和反射,使室内拥有散射光,并且促进自然通风,使屋面温度与周围环境的温度相同,并避免向下的热辐射。
为了抵挡风雪,膜面的外形应使排水通畅使捷,避免在其上形成水兜或雪的堆积。在施加预应力前的安装成形阶段,仓库雨棚,张拉膜结构对这些荷载十分敏感。为了能将雨水排除,膜材和接缝须密封防水,膜边缘也必须进行特殊的细部设计,以防止雨水进入室内。
l 可展性和自适应性:可展结构可以看作是一种人造的自适应体系,同许多自然有机体一样,可根据需要改变自身的形式。它们的空间布置和对天气变化的反应具有灵活性和自适应性。通过控制自然光和内部温充可达到主动节能的目的。可展结构即可开敞也可闭合,它的灵活性使其可以改变空间的属性。精心设计的可展屋盖的优雅滑动体现了人与自然的和谐。它被称作是一种创造,轻型与可展性的充分结合形成了“免施工房屋”的概念,这种结构任何需要的时间或地点均可实现。





雨棚的抗压能力效果有多好?
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