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膜结构建筑的优点与应用

膜结构的优点

膜结构是将轻质高强度柔性膜材料与支撑结构体系相结合的一种建筑结构,具有一定的刚度和稳定的表面,能承受一定的荷载,能覆盖较大的空间。由于材料的高抗张强度,膜结构建筑具有以下优点:

1大跨度

跨度越大,膜结构越经济。

2。结构重量轻

膜本身重量轻,与相应的钢筋混凝土相比,支撑膜的钢杆、钢架和钢索也减轻了很多重量。1970年日本大阪世博会上的美国馆,屋顶的重量只有1122公斤每平方米。

3。施工方便

膜可在工厂预制成卷制品,既方便钢材的工业化生产,又方便运输和安装,施工中不需要脚手架。1979年,美国的卡里亚体育场可以容纳5万人,只花了几个月的时间。现在只需要几个月的时间就可以建造一个更大的膜结构。

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4。美丽的外表

膜结构建筑由于结构组合形式的多样性,其造型也十分丰富,具有普通建筑无法比拟的性能,加上膜材料的颜色可以任意选择,增强了艺术感染力。

5.成本低

膜本身是装饰材料,可以降低建筑二次装修的成本。膜式屋顶的膜结构具有良好的透光性,能通过大量的软性自然光,降低了白天照明成本和整个建筑的采暖空调成本。对于相同规模的建筑,膜结构的造价仅为传统建筑的一半或更少。特别是在大跨度建筑的短期应用中,更为经济。目前,膜结构已广泛应用于体育场馆、游泳池、商场、大面积温室、公共建筑、厂房等各种建筑结构中。

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膜结构的常见结构类型

膜结构属于空间结构体系,不同于钢、木、砖、钢筋混凝土结构。它是继网架结构、薄壳结构和悬挂结构之后的一种新型上升结构体系。在过去的30年中,工程师们充分认识到预应力索在结构体系中的作用和优势,各种新型索膜结构体系得到了广泛的研究和应用。膜结构根据其结构和受力特点可分为张拉膜结构、充气膜结构和框架膜结构三类。

1、张力膜结构

张拉膜结构通过边界条件对膜材料施加一定的预应力。膜不仅是建筑物的维护者,也是抵抗外部荷载的结构。因此,在一定的初始条件下,需要解决一系列复杂的问题,如确定膜的形状、膜在外载荷作用下的应力分布和变形以及如何利用二维膜材料模拟三维空间表面等。通过计算,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。

2。充气膜结构

气支撑膜结构依靠膜面内外压差维持膜面形状。气支撑膜结构是由膜结构组成的一种结构,它充满室内空气,使室内空气压力始终大于室外空气压力,使膜材料处于受拉状态,以抵抗荷载和外力。充气膜结构分为单层结构和双层结构。单层结构像肥皂泡,单层膜的内压大于外压。该结构具有空间大、重量轻、结构简单等特点。但需要不断进口超压气体,并进行日常维护管理。双层结构在双层膜之间充满气体。与单层相比,可充入高压空气,形成刚性结构,进出口可打开。

3。框架膜结构

框架膜结构中的膜仅对框架结构起到维护作用。框架结构可以是传统的刚性结构,也可以是各种索结构。

新材料的使用是21世纪建筑领域的发展趋势之一。膜结构建筑的发展与应用,将摆脱结构对钢、木、混凝土等传统材料的依赖,给建筑带来新的革命。膜结构施工中使用的膜材料是在纤维编织物上涂上树脂或橡胶制成的。高强度聚酯纤维是膜的基体,保证膜的强度;高分子涂料保证膜的致密性;惰性涂料主要保证膜的自清洗。膜材料不同于金属、木材和其他建筑材料。它具有柔软、透明等特点。另外,膜材料的底布是织物。由于织物的径向(经纱)和纬纱(纬纱)特性不同,膜材料是一种非线性材料。基布主要负责膜材料的力学性能,如抗撕裂性、耐火性、耐久性、自洁性、染色性以及膜材料与膜材料之间的溶解性。

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膜结构的应用前景

随着工业的发展和计算技术的进步,膜结构也从临时建筑向永久建筑转变,成为一种充满活力的新型大跨度空间结构体系。在许多国家的奥运会和世博场馆建设中,膜结构以其绚丽的色彩和丰富的造型赢得了人们的关注和认可。1995年建成的北京房山游泳池(跨度33m,1100m2)和鞍山市农委游泳池(跨度30m,1000m2)是我国工程上正式使用的空气支撑膜结构,标志着我国膜结构建设的开始。1997年,在引进国外膜结构技术后,青岛一中体育场、杭州游泳馆、网球馆等200多个膜结构项目建成,年增长率超过20%。

目前,膜结构不仅应用于体育馆、体育场馆等体育设施,还广泛应用于商业、教育、交通等设施中。膜结构因其造型新颖、美观、色彩多样等特点,也可用于城市和地方标志、公园入口标志、展览标志、工业和会议标志等标志性建筑,但目前我国膜结构仍处于小规模的试验阶段,但随着我国对膜结构的研究和应用,膜结构的性能得到了提高。INA的经济实力、新技术、新材料、新设备的出现,将成为21世纪空间结构发展的主流。

重量轻、跨度大、成本低,能在很大程度上充分发挥材料的特点,有利于抗震;造型新颖美观、色彩多变,能为文化、体育、旅游、商业设施提供较好的形象包装;具有良好的防水性和光照性。任务执行情况、建设周期短、建设周期长、动迁搬迁,有利于城市建设景观和房地产项目的发展。可以预见,21世纪中国经济将快速发展。膜结构建筑将在未来的大型建筑中呈现出新的、奇特的、光彩夺目的特点。因此,膜结构建筑的研究与开发具有广阔的发展前景。


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