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現(xiàn)代建筑結構-膜結構建筑
時間:2020-06-08  來源:管理員
膜結構是一種特殊的現(xiàn)代建筑結構,它是以高強度柔韌性薄膜材料與張拉體系相結合,形成的具有一定剛度的空間結構體,是集建筑學、結構力學、精細化工與材料科學為一體的高科技工程,廣泛應用于體育健身設施、文化娛樂設施、交通運輸設施、工農(nóng)業(yè)建筑及標志性建筑中。在發(fā)達國家,膜結構應用已有50多年的歷史,發(fā)展勢頭強勁;在我國,其理論和實踐才剛剛起步。

膜結構建筑中最常用的膜材料是PTFE膜材料和PVDF膜材料。PTFE膜材料是指在用極細的玻璃纖維編織成的基布上涂抹PTFE(聚四氟乙烯)樹脂而形成的復合材料,其特點是:強度高、耐久性好、防火阻燃、自潔性好,而且不受紫外光的影響,使用壽命在20年以上;具有高透光性,常規(guī)透光率為12%,而且透過膜材料的光線是自然散漫光,不會產(chǎn)生陰影,也不會發(fā)生眩光;對太陽能的反射率為73%,因而吸收熱量少,即使在夏季太陽暴曬的情況下,建筑內(nèi)部也不會受太大影響。PVDF 膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVDF(聚氯乙烯)樹脂而形成的復合材料,PVDF膜材料的強度及防火性與PTFE 相比具有一定差距,使用年限一般在10到15年。為了解決PVDF膜材料的自潔性問題,通常在PVC 涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF 膜材料。

根據(jù)結構形式的不同,膜結構可分為3類:骨架式膜結構、充氣式膜結構和張拉式膜結構。骨架式膜結構是在鋼架或其他材料的骨架上鋪裝膜材料,由此構成屋頂或外墻壁的構造形式。造型包括平面形,單曲面形,和以鞍形為代表的雙曲線形。充氣式膜結構是向由膜結構構成的室內(nèi)充入空氣,并保持室內(nèi)空氣的壓力始終大于室外空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負載及外力的構造形式,分單層結構和雙層結構兩種形式。張拉式膜結構是通過拉索將膜材料張拉于結構上而形成的構造形式,膜表面通過自身曲率變化達到內(nèi)外力平衡。

膜結構建筑除能滿足傳統(tǒng)的一般功能要求外,還具有如下顯著優(yōu)勢:
一、經(jīng)濟。膜結構建筑的造價僅為傳統(tǒng)建筑造價的1/3至1/2 ,張拉結構的造價根據(jù)不同的跨度和設計方案差異較大,但與傳統(tǒng)建筑方式相比,其價格效益比都非常明顯。同時,由于膜材具有一定的透光率,白天可減少照明強度和時間,能很好地節(jié)約能源,夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達到很好的廣告宣傳效果。

二、工期短。膜結構建筑工程中所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成,可減少現(xiàn)場施工時間,避免出現(xiàn)施工交叉。與傳統(tǒng)建筑方式相比,膜結構建筑的施工周期至少可縮短一半,一般項目可在兩個月內(nèi)竣工,施工期間不影響其他工程的施工進度。

三、跨度大。膜結構建筑中使用的膜材料很輕,每平方米的重量只有1公斤左右,因此膜結構可以從根本上克服傳統(tǒng)結構在大跨度(無支撐)建筑上實施所遇到的困難,并能創(chuàng)造開闊的無遮擋可視空間,有效增加空間使用面積。目前膜結構建筑的最大跨度已超過200米。

四、造型獨特,呈現(xiàn)富于變幻、新奇誘人的視覺效果,其運用范圍不僅限于體育或展覽建筑,還向房屋及景觀建筑等各個方面擴展。膜結構工程規(guī)模可大可小,有街頭小品,也有候機大廳、體育場;壽命可長可短,可以是臨時性展篷,也可以是30年以上的長期建筑;色彩可素可花,膜材料像布一樣可以染成各種花色,尤其是膜材料的半透明性能,使夜空中的膜建筑在燈光照射下,呈現(xiàn)出夢幻般的色彩。

五、自潔性:膜結構建筑中采用具有防護涂層的膜材料,因此具有良好的自潔效果,可利用雨水的自然沖刷進行建筑物的外觀清潔,同時也確保了建筑的使用壽命。另外,膜結構還具有便于運輸、易更新及不易積雪等優(yōu)點。


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