




膜结构特性
5、 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,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、梁等刚性支承构件不发生坍塌,其***性会更小。
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,以避免力在膜面或辅助结构上集中而达结构***的临界值。
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膜结构建筑特点
1.5 费用低
膜材本身就是装修材料,可减少建筑物二次装修费用;膜结构建筑屋面的膜材透光性好,能透过大量柔和的自然光,降低白天的照明费用以及整个建筑的供热与空调费用。对于同等大小的建筑,采用膜结构,其成本只相当于传统建筑的二分之一或更少。特别是建造短期应用的大跨度建筑时,就更为合算。如今,膜结构已广泛应用于各类建筑结构中,如:体育场馆、游泳馆、商场、大面积温室、公共建筑、厂房设施等。由于它的造价太高,一般的建筑考虑到成本和性能两方面,很少选用这种膜材,国外的生产厂家也不多。
膜结构建筑常用结构型式:张拉膜结构
张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力,膜既是建筑物的维护体又作为结构以抵抗外部荷载的作用,因此在一定的初始条件下,其形状的确定、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,都需通过计算确定,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。很多公司、科研单位以及高校都在进行PVC表面涂层材料的研究,如PVDF、纳米TiO2表涂剂等的研究已初见成效,另外在表面防污自洁处理方面的研究如仿生荷叶构筑微粗糙表面也开始起步。
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。1995年建成的北京房山游泳馆(跨度33m,1100m2)与鞍山农委游泳馆(跨度30m,1000m2)是我国正式应用于工程的空气支承膜结构,标志我国开始启动膜结构的工程建设。
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。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。形状确定的概念膜结构的形状确定问题就是确定初始状态的问题,在许多专著上被称为“找形”(FormFinding)。
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。