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。张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生长久性变形。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。张拉膜不同的膜材的柔性程序也不相同,有的膜材柔韧性较好,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。4、雕塑感:张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负高斯膜面高低起伏具有的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间。无论室内还是室外这种雕塑般的质感都令人激动。张拉膜结构可使建筑师设计出各种张力自平衡、复杂且生动的空间形式。在内随着光线的变化,雕塑般的膜结构通过光与影而呈现出不同的形态。日出和日落时,低入射角度的光线将突现屋顶的曲率和浮雕效果,太阳位于远地点时,膜结构的流线型边界在地面上投入弯弯曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,经过设计的人工灯光也可使膜结构成为光的雕塑。膜结构在中国也将会得到越来越多的应用。信阳工厂张拉膜棚
膜结构形状的千变万化突出地表现在历年各国举行的博览会上。在这些博览会上,大的小的展览馆,无不以新颖奇特的造型来吸引观众,而膜结构就能用来达到这样的目的。例如1985年在日本茨城县举行的国际科学技术博览会,入口就是以五颜六色的膜材构成的拱形大门。在众多的展览馆中膜结构尤为夺目,像火鸟馆以钢梁与索组成的骨架支承扁平的凹凸屋面。美国馆以高耸的桅杆悬挂银白色的屋面。电力馆以中心塔架悬吊25个尖顶帐篷,夜晚通过灯光的反射宛如燃烧的火焰。其他象在候车亭、电话亭、走廊、厕所上也都出现了用膜材构成形式各异的建筑小品,蔚为大观。信阳工厂张拉膜棚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。
而对于以索或骨架支承的膜结构,其曲面就可以随着建筑师的想象力而任意变化。膜结构形状的千变万化突出地表现在历年各国举行的博览会上。在这些博览会上,小小的展览馆,无不以新颖奇特的造型来吸引观众,而膜结构就能用来达到这样的目的。例如1985年在日本茨城县举行的国际科学技术博览会,入口就是以五颜六色的膜材构成的拱形大门。在众多的展览馆中膜结构尤为夺目,像火鸟馆以钢梁与索组成的骨架支承扁平的凹凸屋面。美国馆以高耸的桅杆悬挂银白色的屋面。电力馆以塔架悬吊25个尖顶帐篷,夜晚通过灯光的反射宛如燃烧的火焰。其他象在候车亭、电话亭、走廊、厕所上也都出现了用膜材构成形式各异的建筑小品,蔚为大观。就形状而言,对建筑师说来是至关重要的。采用一般结构的建筑物,其形状往往是先由建筑师确定。膜结构则不同,首先它的变形比一般结构要大一些,其次它的形状是在施工过程中逐步形成的,有一个形状确定的问题,需要结构工程师的参与。要确定在初始荷载下结构的初始形状,即结构体系在膜自重(有时还有索)与预应力作用下的平衡位置。在初步设计阶段,先按建筑要求设定大致的几何外形,然后对膜面施加预应力使之承受张力,其形状也相应改变。
沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的悬挂膜结构占地42万m2。作为膜结构一种新形式,索穹顶于1988年首先用在汉城奥运会的体操馆与击剑馆,其后又在一些体育建筑中得到推广。千年穹顶以其独特的膜结构,显示了当今建筑技术与材料科学的发展水平。目前国内有好多厂家都能生产有PVC涂层聚酯织物,但其性能尚未能完全达到建筑织物的要求,作为建筑用的长久性材料尚需进一步提高。据悉近有些公司正在试制有PVDF面层的聚酯织物和PTFE玻璃纤维织物,外观与性能都大有改进。近一段时间来,国外媒体表现出了对中国建筑设计前所未有的关注。2005年12月23日的美国《商业周刊》评选出了中国新建筑奇迹,包括北京奥体主会场、国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、电视台、上海崇明东滩生态城、当代MOMA、长城脚下的公社、东海大桥(上海)。其中地处北京的建筑就有七家之多。“中国正逐步成为当今具有创意性建筑和工程设计的舞台。”中国建筑事业的发展,正在为前列建筑及工艺技术创造一个舞台。报道首先分析了中国新建筑崛起的经济原因和外部环境。文章说,当全球瞩目北京2008年奥运会时,不单是世界上快以及具实力的运动员们正在为争取高荣誉而加紧努力,。规划师提出的新要求建筑环境设计不为人类们提供了的活动空间,同时创造了气象万千的自然与人文景观。
膜结构的稳定依赖于膜结构内的预应力的保持,预应力的水平影响膜在荷载作用下的变形,因为膜结构在荷载的持续作用下会产生松弛,所以在使用期间膜内预应力会发生变化,用于特定结构的膜材性能可以通过双轴实验来确定,并应用于预应力设计,处理膜材在使用期间产生的松弛和徐变的处理方式有两种,其一是安装时施加一个较高的初始应力,其二是使用一段时间之后实施二次张拉。如果产生积水,必须要立即***积水或积雪,如果雨雪天气持续不断,积水会使膜材遭到破坏,故要对公众关闭膜面覆盖的空间,并立刻采取措施避免新的积水,由于荷载作用下的膜结构会产生变形,膜面坡度较小处可能会有积水,降雨或者降雪较大及雪融化后,应对张拉膜结构进行检测以避免产生积水。而景观设计要求其具有的可读性、雅俗共赏,既有超凡脱俗的艺术价值,又能使大众喜闻乐见与大众息息相通。信阳工厂张拉膜棚
透光性是现代膜结构被认可的特性之一。信阳工厂张拉膜棚
膜结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计表达式进行计算。膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的耐用年限等要求进行膜材选用。膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。对膜结构的形状设计、荷载分析、裁剪设计,应在考虑施工过程的基础上进行一体化的设计。膜材只能承受拉力,不能承受压力和弯矩。膜面的比较大主应力应小于膜材的强度设计值,在荷载长期作用下,较小主应力应大于等于维持其初始平衡形状的应力值。膜结构一体化设计时,应考虑膜材的松弛、徐变、老化。膜结构设计时,应考虑使用阶段膜材替换对整体结构的影响。膜结构设计应考虑膜材破坏时,支承结构仍应保持自身的强度、刚度及稳定性。信阳工厂张拉膜棚