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膜结构在大跨度建筑中的应用
2018-10-10 09:23:44
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赣州膜结构体育看台

膜结构是张拉结构中最新发展起来的一种形式, 它以性能优良的柔软织物为材料, 或是向膜内充气, 由空气压力支撑膜面或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将膜面绷紧, 从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从本世纪七十年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。

膜结构是一种古老的结构形式, 经过近年来的发展, 已成为一种能够代表当今建筑技 术和材料科学发展水平的新型结构体系。早在远古时代, 人们利用兽皮等建造的帐蓬便 是最原始的膜结构。进人二十世纪以来, 人们利用类似的原理, 制造了飞艇、雷达天线罩等, 使膜结构首先在其它一些科技领域中得到了应用。同时, 作为临时性建筑, 如野营帐蓬、 马戏团大棚、临时性仓库等, 膜结构也曾被采用。但是膜结构作为一种真正的现代工程结构, 当推1 9 7 0年在日本大阪万国博览会中所建造的一些空气膜结构。它标志着膜结构时代的开始, 从此在世界范围内开展了对膜结构的开发、研究和应用。七十年代初期, 以美国杜邦、 康宁公司为主的几家公司和设计单位联合开发研制了以玻璃纤维织物为基材, 以聚四氟乙烯 ( 特氟隆 ) 为涂料的新型膜材, 使膜结构从最初的临时性建筑开始迈向永久建筑的行列。

根据国外的使用经验, 膜结构具有如下特点和优越性:

( 一 ) 膜结构是建筑与结构完美结合的一种结构体系。膜材本身的受弯刚度几乎为零, 但通过不同的支撑体系承受膜面张力, 而形成具有一定刚度的稳定曲面。这时, 膜结构的建筑造型是结合结构构造的布局而自然产生的, 力的平衡状态直接被表现在结构的形状上, 这就使膜结构成为一种建筑与结构自然有机结合的新型大跨度建筑。

( 二 ) 膜结构能较好地满足建筑功能的要求。由于膜材是半透明的织物, 它的透光率 一般可达4 %一1 6%, 能够满足大跨度建筑在平时使用时的采光要求, 白天几乎不需要人工 照明, 这不仅可以节约大量的能源费用, 而且给人一种开敞的感觉。同时, 由于膜材大多具有很强的反射性, 在热带地区,利用它可以反射掉大部分太阳热能。在寒冷地区, 采用双层膜结构, 向两层膜间充入热空气或填充透光性好的隔热材料, 使膜结构具有良好的保温、隔热性能。 因而,膜结构可以使建筑物做到敞而不礴,不受季节、气候的不利影响。此外, 由于膜材大多为不燃或阻燃材料, 耐火性好, 增强了建筑物的防火灾能力。

( 三 ) 膜结构具有优良的力学特性。 目前以织物与有机涂料复合而成的膜材其条张拉强度可达1 4 0 0 N /c m, 膜结构的受力为单纯受拉, 膜材只承受沿膜面的张力, 因而充分 发挥了材料特性。同时,膜材厚度小, 重量轻, 一般厚度在 0.5 m m~o.8m m, 重量约为 o.5k g / ㎡ 一 2.o k g / ㎡, 仅为传统 大跨度建筑屋盖材料重 量的 1/10~1/3 0, 它是跨度重量比最大的一种结构。

( 四 ) 膜结构制作施工 方便, 造价比较经济。膜结构的材料为轻质、柔软织物, 一般可在工厂剪裁、 制作, 打成卷运往工地, 搬运容易, 而且现场施工非常方便, 几乎不需要脚手架, 这将使屋盖工程的工期大为缩短。同时, 由于膜材既是结构材料也是围护材料, 根据国外经验膜结构屋盖的造价仅为传统屋盖结构的1/2左右。 屋顶部分重量轻, 相应下部结构建筑费用也减少, 工程总造价约减少1 5% ~ 2 0 %。

三分时时彩官网膜结构以其鲜明的特点, 目前已世界上许多国家的各类大跨度建筑中得到了应用。其中以北美国家发展最为迅速, 在1974年~1984年十年间就建造了9座总面积约2 5万平方米的永久性大型膜结构体育建筑。近年来, 日本、南朝鲜等亚洲国家也相继在大跨度建筑中应用 膜结构。1975年建成的美国密执安州庞蒂亚克城“ 银色弯顶”空气膜结构室内体育场, 平面尺寸为234.9m*180.0 m、高62.5m, 是目前世界上规模最大的空气膜结构。沙特阿拉伯吉大机场候机大厅及盖面积50万平方米的悬挂膜结构, 日本东京后乐园跨度201m、高度56.19 m的空气膜结构捧球场,南朝鲜汉城为1988年第24届奥运会而建的直径120m和90 m的钢索弯顶膜结构体操馆和击剑馆等都是很著名的大跨度膜结构。在我国,膜结构在大跨度建筑中的应用几乎还是空白, 膜结构的研究、膜材的开发工作才刚刚起步。

膜结构的材料:膜结构只有在材料问题得到解决之后才得以大量应用, 因此推广膜结构关键是要生产出实用而经济的膜材。用于膜结构的膜材现多以高强的织物和涂层街成的复合材料为主。 用抗拉强度高的人造纤雄丝纺成线, 平织成织物, 形成高强的基材, 现多以聚醋织物、玻瑞纤维织物为主。在织物表面涂敷防护性能好的涂层, 使膜材具有良好的耐久、防灭、气密等特性, 现多采用聚氯乙烯树脂、聚四氛乙烯 (特氛隆) 和有机硅树脂。 目前国际上通用的膜材主要有以下几种:

1。 聚氮乙烯 ( P V C )+ 聚酣织物

2. 聚氯乙烯( P V C ) 十 玻瑞纤维织物

3. 聚四氟乙 烯 ( P T P E )+ 玻瑞纤维织物

4。 有机硅 ( S i l ie o n)+ 玻瑞纤维织物


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