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形狀的多樣性-膜結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)之一
時(shí)間:2021-08-30  來源:管理員
膜結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)之一就是它形狀的多樣性,曲面存在著無限的可能性;對于氣承式空氣膜結(jié)構(gòu)來說,充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面,可能沒有太多的選擇余地;而對于以索或骨架支承的膜結(jié)構(gòu),其曲面就可以隨著建筑師的想象力而任意變化。
膜結(jié)構(gòu)形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國舉行的博覽會上,在這些博覽會上,大大小小的展覽館,無不以新穎奇特的造型來吸引觀眾,而膜結(jié)構(gòu)就能用來達(dá)到這樣的目的。

就形狀而言,對建筑師說來是至關(guān)重要的;采用一般結(jié)構(gòu)的建筑物,其形狀往往是先由建筑師確定;膜結(jié)構(gòu)則不同,首先它的變形比一般結(jié)構(gòu)要大一些,其次它的形狀是在施工過程中逐步形成的,有一個形狀確定的問題,需要結(jié)構(gòu)工程師的參與;要確定在初始荷載下結(jié)構(gòu)的初始形狀,即結(jié)構(gòu)體系在膜自重(有時(shí)還有索)與預(yù)應(yīng)力作用下的平衡位置。

在初步設(shè)計(jì)階段,先按建筑要求設(shè)定大致的幾何外形,然后對膜面施加預(yù)應(yīng)力使之承受張力,其形狀也相應(yīng)改變,經(jīng)過不斷調(diào)整預(yù)應(yīng)力,最后就可得到理想的幾何外形和應(yīng)力分布狀態(tài)。

懸索結(jié)構(gòu)中的索網(wǎng)與膜結(jié)構(gòu)一樣也有形狀確定問題,像蒙特利爾博覽會的德國館和慕尼黑奧運(yùn)會主體育場都有特殊的形狀需要確定,當(dāng)時(shí)只有借助于縮尺模型來解決;早期的膜結(jié)構(gòu)也往往采用這個方法,材料從最簡單的肥皂膜,一直到織物或鋼絲。

由于在小比例模型上測量的誤差尚不足以保證曲面幾何形的正確性,故對足尺的建筑外形只能起參考作用;但這還不失為一種有效的手段,能為設(shè)計(jì)者提供一個直觀的形象;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,膜結(jié)構(gòu)的形狀就更多地依靠計(jì)算機(jī)來確定。

在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中還出現(xiàn)了專門的研究課題--找形,為了尋求合理的幾何外形,這個過程通過計(jì)算機(jī)的幾次迭代,就可確定膜結(jié)構(gòu)的初始形狀。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的先建筑、后結(jié)構(gòu)做法,要求建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合;在設(shè)計(jì)過程中,建筑師和結(jié)構(gòu)工程師要坐在一起確定建筑物的形狀,并進(jìn)行必要的計(jì)算分析。

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