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發(fā)布時(shí)間:2021-09-13 19:37  
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膜結(jié)構(gòu)是一種由高強(qiáng)薄膜材料及加強(qiáng)構(gòu)件(鋼結(jié)構(gòu)或拉索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力以形成某種空間形狀,可作為覆蓋結(jié)構(gòu)并能承受一定的外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)以良好的自潔性、隔熱性以及高強(qiáng)耐久、造型新穎、自重輕等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各類休閑小品、輕型大跨度無柱空間或輕型屋蓋建筑結(jié)構(gòu)。由于膜結(jié)構(gòu)是張力結(jié)構(gòu)的一種,只有在一定的張力作用下,膜結(jié)構(gòu)才有一定的形狀和剛度,因而膜結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)了力的平衡美,是一種受力為合理的結(jié)構(gòu)形式。采用輕質(zhì)膜材,同時(shí)輔以柔性拉索、輕型鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式,可以很好地達(dá)到大跨度、覆蓋大空間的目的。
隨著工業(yè)的發(fā)展與計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步,膜結(jié)構(gòu)也從臨時(shí)建筑邁入性建筑行列,并成為當(dāng)代充滿活力的一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)體系。在許多國家舉辦奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)的場(chǎng)館建設(shè)中,膜結(jié)構(gòu)以其絢麗 的色極和豐富的造型贏得了人們關(guān)注、認(rèn)同。1995年建成的北京房山游泳館(跨度33m,1100m2 )與鞍山農(nóng)委游泳館(跨度30m,1000m2 )是我國正式應(yīng)用于工程的空氣支承膜結(jié)構(gòu),標(biāo)志我國開始啟動(dòng)膜結(jié)構(gòu)的工程建設(shè)。1997年通過引進(jìn)國外膜結(jié)構(gòu)技術(shù)建成了上海八萬人體育場(chǎng)看臺(tái)挑棚后,又相繼建成了青島頤中體育場(chǎng)挑棚膜結(jié)構(gòu)、杭州游泳館、網(wǎng)球館雙層膜結(jié)構(gòu)等二百余項(xiàng)膜結(jié)構(gòu)工程,年增長率達(dá)20%以上 。目前膜結(jié)構(gòu)除了用于體育館、體育場(chǎng) 等體育設(shè)施之外,還廣泛應(yīng)用于商業(yè)、教育、交通運(yùn)輸設(shè)施等。由于膜結(jié)構(gòu)新穎美觀的造型和多變的色 彩,還可用于標(biāo)識(shí)性建筑,例如城市與地方的標(biāo)識(shí)、公園入口標(biāo)識(shí)、展覽會(huì)標(biāo)識(shí)、行業(yè)與會(huì)議標(biāo)識(shí)等。然而,目前膜結(jié)構(gòu)在我國尚處于小范圍的試驗(yàn)階段,但隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng),新工藝、新材料、新設(shè)備的出現(xiàn),膜結(jié)構(gòu)建筑將成為我國21世紀(jì)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展主流。
膜結(jié)構(gòu)找形是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的起始步驟,在這一過程中,需要綜合考慮建筑的平面/立面要求和建筑功能,以及下部支承條件等因素來確定符合邊界條件和力學(xué)平衡要求的曲面形狀。實(shí)際上膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的“先建筑,后結(jié)構(gòu)"的設(shè)計(jì)方式,要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在方案建議階段便緊密結(jié)合在一起, 共同確定建筑物的外形。
從力學(xué)的角度來看,膜結(jié)構(gòu)的找形問題可以歸結(jié)為求解空間曲面的初始平衡問題。這一問題包含了如下幾個(gè)重要參數(shù):
1、結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系
2、幾何邊界條件
3、結(jié)構(gòu)幾何形狀
4、體力和面力
5、初始預(yù)張力的大小和分布

膜結(jié)構(gòu)由于其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易于、使用安全等優(yōu)點(diǎn),備受人們青睞,讓人們看到了光滑有造型的膜結(jié)構(gòu)建筑,而膜材的褶皺對(duì)于膜結(jié)構(gòu)車棚有著很重要的影響。而膜結(jié)構(gòu)車棚的褶皺是指膜材在單向拉應(yīng)力狀態(tài)下出現(xiàn)的平面外變形。膜面的褶皺可分為兩種:一種是因膜面在一個(gè) 方向上張力消失導(dǎo)致膜材松弛而產(chǎn)生,稱之為結(jié)構(gòu)褶皺;另一種是因膜材生產(chǎn)過程缺陷、熱合不當(dāng)或包裝 折疊不當(dāng)而產(chǎn)生,稱之為材料褶皺。
