膜結(jié)構(gòu)相關(guān)知識
一、關(guān)于結(jié)構(gòu)膜
一般鋼結(jié)構(gòu)屋頂，是由橋梁支撐屋面板，上面覆蓋防水、隔熱層，這些屋面材料皆不承受結(jié)構(gòu)力。但膜結(jié)構(gòu)中的膜本身就承受活荷載包括風(fēng)壓、溫度應(yīng)力等，膜既是覆蓋物，亦是結(jié)構(gòu)的一部分。 以材質(zhì)分類，結(jié)構(gòu)膜有以下兩種:
1織布合成膜：以聚酯絲織成的市心，雙面涂以PVC樹脂，再用熱熔法覆蓋上一層聚氟乙烯膜，制成復(fù)合膜，使用年限從 7年延長到15年。因布心的張力強(qiáng)度較大可以使用于多種的張啦力型結(jié)構(gòu)，跨度可達(dá)8m－10m，在美、日、法等國皆生產(chǎn)多種品牌。
2平面不織膜：由各種塑料，在加熱液化狀態(tài)下擠出的膜，它有不同厚度、透明度及顏色，最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯熱熔后制成的復(fù)合膜，其抗紫外線及自潔性強(qiáng)，且使用年限可從7年延長到15年，此種膜因張力強(qiáng)度不大，而自跨度不大，屬于半結(jié)構(gòu)性的膜材。
二、幾種膜結(jié)構(gòu)
與上述結(jié)構(gòu)膜結(jié)合的結(jié)構(gòu)大約有下述幾類:
1混凝土結(jié)構(gòu)主體加鋼拱以上兩種最簡單的膜結(jié)構(gòu)，依平面的形狀，如方形、菱形等，可有許多變化，拱的間距依使用的膜材強(qiáng)度、設(shè)計荷載、風(fēng)力等確定。
2純鋼拱形結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的梁柱系統(tǒng)，屋頂為圓拱式，柱梁間距一般為8m左右。
3混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼索脊素為上彎，位于膜布下面，谷索為下彎，位于膜上面。兩種鋼索的彎向相反張拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的張力，膜布中水平方向的張力直接張拉形成。
4混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼柱
5張拉式帳篷膜結(jié)構(gòu)
6大型跨度在200m以上氣撐式膜結(jié)構(gòu)，用扁鋼作的鋼索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋頂。這種建筑，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，經(jīng)濟(jì)效益高，無需維修。但因需常年維持封閉，進(jìn)出較不便，現(xiàn)己不再新建，但仍不失為一種好的結(jié)構(gòu)形式。由于膜結(jié)構(gòu)需要精確的設(shè)計及剪裁，以達(dá)到理想的效果，大衛(wèi)、蓋格和哥倫比亞大學(xué)的同僚邁克、馬克麥克和約塞夫、賴特共同開發(fā)了非線性鋼索計算程式，為氣撐式大型膜屋頂工程設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。自1973年至1978年，在世界各地一連建造了12座氣撐式膜結(jié)構(gòu)大型室內(nèi)體育館，與同時期落成的其他球場比較，這些膜結(jié)構(gòu)的體育館不但價格便宜，而且施工快。面積40000m2的銀頂球場的屋頂只用了11.5個月即全部完成。為世界最大之室內(nèi)體育館。
7)鋼索穹頂 1980年左右，蓋格先生又創(chuàng)造了使用永久性結(jié)構(gòu)膜的新技術(shù)，這種新技術(shù)是基于工程哲學(xué)家巴克明斯特．富勒的理論。富勒認(rèn)為現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)都是在對抗地心吸引力，不斷地爭取壓力的連續(xù)性，但自然界并非如此。這是一項看似平淡，實則非常智慧的哲理，1983年他發(fā)表的文章中建議在結(jié)構(gòu)上逐步減少壓力的影響，而增加張力的作用，富勒將他的新觀念命名為“張力式”,英語是張力Tension和完整(Integrity二字的合成。在這種理想的結(jié)構(gòu)中“壓力桿件是張力大海中的一個小島”。蓋格先生對富勒的哲理，則有更進(jìn)一步的解釋，他認(rèn)為“空間的跨越是由連續(xù)的張力索和不連續(xù)的壓力桿”完成的。在這一理論基礎(chǔ)上，他提出鋼索穹項由以下桿件組成：中央張力環(huán)經(jīng)由數(shù)目為四的倍數(shù)的脊索、環(huán)索、中繼斜拉索、壓力桿和斜拉索而到達(dá)壓力環(huán)梁，形成一個完整封閉的張力拱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
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