广西膜结构厂家-广西建之钢钢结构工程有限公司

膜结构的四种常见形态

膜结构建筑较为常见，形状也多样。事实上，膜结构建筑的形态变化大多是基于伞、脊谷、鞍座和拱架四种形态。

1. 伞形

伞膜结构也是张拉膜结构的常见形式之一。该结构的特点是膜单元外围相对位置较低，多固定在刚性侧梁或柔性侧索上;膜单元中间有一个或多个高点，通常通过独立的柱子和飞行的柱子。或实现悬环的支撑;整个膜表面是锥形的。为了避免过多的内部压力膜材料在高点附近,当膜单元大跨度,可以设置一个等级高的点和边界支持点之间的改变结构内部的力量传输路径,避免应力集中在膜材料。伞形的表面也可以在工程中倒置使用。

2. 脊谷形

脊谷膜结构是在两个高点之间排列平行的脊索，在两个低点之间排列平行的谷索。高低点交替，曲面呈波浪形;脊索与谷索之间的膜面形成一个负高斯曲率面。当结构跨度较大或荷载较大时，可以在梁、谷索之间布置一些水平加筋索。脊谷膜结构的结构面多为矩形。美国的丹佛国际机场和加拿大的加拿大广场都是典型的脊谷膜建筑。

3.鞍形

鞍形曲面由四个非共面角和连接角的边件包围，是一种典型的倒易曲面形式。在这四个角点中，通常有两个对角点作为高点(HP)，另外两个对角点作为低点(LP)。鞍膜结构的边缘构件可以是混凝土梁或空间钢桁架，形成所谓的刚性边界;或边缘索可通过施加更大的预张力来形成柔性边界。由于柔性边界能更好地适应膜表面的变形，避免了膜表面在安装和加载过程中产生褶皱，因此更为常用。

4. 拱形

拱支膜结构是利用拱为膜材料提供一个连续的支撑点，结构平面多为圆形或近似椭圆形。当跨度较大时，常在中拱与下缘构件之间布置正交索网。拱支膜结构主要应用于封闭式建筑中。

虽然上述四种膜结构的形状和形状不同，但它们遵循的原理是非常相似的。它们都通过刚性的支撑构件在膜结构内部形成一个高点和一个低点。在这种情况下，膜结构停车棚的多个角度将不会在同一平面上。所以在我们建造的时候，我们可以根据自己的实际需要选择合适的膜结构。

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膜结构建筑的特点及应用展望

摘要:膜结构是近几十年来发展起来的一种空间结构型式。阐述了膜结构的特点及膜材料的 性能、设计的基 本要求,并对膜结构在21世纪的应用进行了展望。

引言

       1970年日本大阪万国博览会的美国馆与富士馆由于采用了膜结构建筑,引起了与会者和游人的浓厚兴趣,也引起了世界建筑界的轰动。随后的 几十年里,膜结构建筑在美国、加拿大等发达国家迅速发展起来。我国内地自上世纪70年代以来,一些科研、设计单位与高等院校便开始对膜结构进行研究。一些关键设计技术如膜结构的找形分析、荷载分析、裁剪分析等的研究也获得了一定进展,为我国膜结构的开发、应用建立了一定的技术储备。本文主要介绍膜结构建筑的特点、类型、设计施工以及在我国的应用情况。

1 膜结构建筑特点

     膜结构建筑是用轻质高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成的具有一定刚度的稳定曲面、可承受一定荷载、能够覆盖大空间的结构形式。由于充分发挥了材料抗拉强度高的特性,使得膜结构建筑具有以下优点:

1.1 跨度大

     据有关资料推测,跨度越大的建筑,采用膜结构越能体现其经济性。目前充气结构建筑的无内柱空间路度可做到200m以上。

1.2 结构重量轻

     膜材本身质轻,支承膜材的钢杆、钢架与钢索比相应的钢筋混凝土也减轻不少重量。1970年日本大阪世界博览会中的美国馆,屋面重量每平方米仅1122kg。

1.3 施工方便

      膜材可以在工厂预制成卷材成品,与钢材一样便于工业化生产,便于运输安装,施工时也不需搭建脚手架,工期较短。1979年能容纳5万人的美国卡理阿体育馆,只用了十几个月,现在建造较大型的膜结构建筑,只需几个月就能完工。

1.4 造型美观

     膜结构建筑由于结构组合形式的多样性,其造型也极为丰富,它具有一般建筑无法比拟的表现力,加上膜材的颜色可以任意选择,更加强了艺术感染力。

1.5 费用低

     膜材本身就是装修材料,可减少建筑物二次装修费用;膜结构建筑屋面的膜材透光性好,能透过大量柔和的自然光,降低白天的照明费用以及整个建筑的供热与空调费用。对于同等大小的建筑,采用膜结构,其成本只相当于传统建筑的二分之一或更少。特别是建造短期应用的大跨度建筑时,就更为合算。如今,膜结构已广泛应用于各类建筑结构中,如:体育场馆、游泳馆、商场、大面积温室、公共建筑、厂房设施等。

2 膜结构建筑常用结构型式

     膜结构属于空间结构体系,它不同于一般的钢、木、砖和钢筋混凝土结构,是继网架、薄壳、悬索结构之后新崛起的一个结构体系。近三十年来,预应力 索在结构体系中的作用和优势已为工程师所充分认识,各种新型索和膜结构体系得到了广泛的研究和应用。从膜结构的构造和受力特点可将膜结构分为张拉膜结构、充气膜结构和框式膜结构三大类。

2.1 张拉膜结构

     张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力,膜既是建筑物的维护体又作为结构以抵抗外部荷载的作用,因此在一定的初始条件下,其形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题,都需通过计算确定,张拉膜结构的发展离不开计算机技术的进步和新算法的提出。

2.2 充气膜结构

     气承式膜结构依靠曲面内外气压差来维持膜曲面的形状。 气承式膜结构是在由膜结构构成的室内充入空气,保持使室内的空气压力始终大于室外的空气压力,由此使膜材料处于张力状态来抵抗负载荷及外力的构造形式。充气膜结构分为单层结构和双层结构,单层结构如同肥皂泡,单层膜的内压大于外压。此结构具有大空间,重量轻,建造简单的特点。但需要不断输入超压气体及需日常维护管理。双层结构是双层膜之间充入气体,和单层相比可以充入高压空气,形成具有一定刚性的结构,而且进出口可以敞开。

2.3 框式膜结构

     框式膜结构中膜面仅仅起到对框架结构的维护作用,框架结构可以是传统的刚性结构,也可以是各类索结构。

3 膜材料

     21世纪建筑领域的发展趋势之一是采用新材 料。膜结构建筑的开发与应用,摆脱结构对钢材、木材、混凝土等传统材料的依赖,为建筑带来一场新的革命。用于膜结构建筑的膜材料是在用纤维织成的基布上涂敷树脂或橡胶等而制成的,高强度聚酯纤维是膜材的基质,保证膜材的强度;高分子聚合物涂层保证膜材的密实性;而惰性材料涂层则主要是保证膜材的自洁性。膜材料与金属、木材等建筑材料不同,它具有柔软性、透光性等特性,而且膜材料的基布是织物,由于织物径向(经纱)与纬向(纬纱)的特性不同,因而膜材料是一种异向型非线性材料。基布主要承担膜材料的抗拉、抗撕裂等力学特性及防火性、耐久性、自洁性、染色性及膜材料与膜材料的溶合性等特性。

    目前,膜结构建筑中**常用的材料主要有聚四氟乙烯(PTFE)膜材、聚氯乙烯(PVC)膜材和加面层的PVC膜材:PVDF膜材和PVF膜材。

     PTFE类膜材料商品名叫特氟隆(Teflon),是在玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂(简写PTFE),树脂含量大于90%。PTFE膜的特征是耐久性、防火性与防污性高。但PTFE膜与PVC膜比较,材料费与加工费高,且柔软性低,在施工上为避免玻璃纤维被折断,须有专用的工具与施工技术。

     PVC类膜材料的布基织物为聚脂或聚胺脂等,涂层为PVC树脂,或氯丁橡胶类物质,一般另加有聚氟乙烯(PVF)或聚偏氟乙烯(PVDF)类面层。PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜,且具有材质柔软、易施工的优点。但在强度、耐用性、防火性等性能上较PTFE膜差。为了改善PVC膜材的耐火性及防污性,近年来已研发出以氟素系树脂于PVC涂层材的表面处理上做涂层。

     为了解决PVC膜材料的自洁性,在PVC涂层上再涂上PVDF膜材料。PVDF是聚偏氟乙烯(Po-l yvinylideneFluoride)的略称,可以抵抗由紫外线引起的降解,颜色变化,失去光泽,抵抗腐蚀,抵抗脏污,抵抗发霉。PVDF膜与一般的PVC膜比较,耐用年限可达7~10年左右,耐火性基本上达到了难燃级水平。

     PVF膜材是在PVC膜的表面处理上以PVF树脂做薄膜状薄片(1aminate)加工,比PVDF膜的耐久性更佳,且具有防沾污的优点。但因加工性、施工性与防火性不佳,使用受到一定的限制。

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膜结构建筑的九大优点，你不得不知

一：经济性

由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，能很好地节约能源。同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。膜建筑屋面重量仅为常规钢屋面的1/30，这就降低了墙体和基础的造价。同时充气膜建筑奇特的造型和夜景效果有明显的“建筑可识性”和商业效应，其价格效益比更高。

二：工期短

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，可减少现场施工时间，避免出现施工交叉，相对传统建筑工程工期较短。 三：自洁性-自始至终保持洁白美丽

膜材料具有极高的非粘着性，在我们日常使用不沾锅时就可以体会到这一特性。膜材料的表面不仅不易附着脏物及灰尘，而且其表面的灰尘会被雨水自然地冲洗干净，所以经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。

四：透光性

充满自然光的明快空间白天，阳光透过膜面使建筑物内充满夜自然漫射光。夜晚，室内灯光透过膜面给空增添了梦幻般的夜景。当膜结构用于体育馆、娱乐设施时，可以实现全天内的舒适相结合的理想的商业空间。

五：大跨度-无柱大空间

膜结构建筑中所使用的膜材料很轻，每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜结构可以从根本上克服传统结构在无柱大跨度建筑上所遇到的困难，可以创造出巨大的无柱大空间。

六：轻量结构-抗灾、救灾威力大

膜材料与其他建筑材料相比要轻的多，屋顶采用了膜材料的建筑物，具有极强的抗震性及良好的安全性。而且，在发生灾害时，采用了膜结构的多功能设施及体育馆，其无柱而明亮的大空间，可以用来作为临时的避难场所、急救中心、抗灾指挥部等。因此，在危急之时，膜结构建筑可以保护人们的安全。

七：舒畅空间-自由的造型多用途

膜结构建筑21世纪**代表性与充满前途的建筑形式，其打破了以往建筑形态的模式，以其独特新颖、丰富多彩的造型、优美的曲线，成为城市的象征性建筑。膜结构建筑提供了多种多样的用途，不仅可用于体育设施、交通设施、商业设施、公共设施等，而且也可以用于充满魅力及个性的景观小品与标志性作品，给建筑设计师与规划师提供了更大的想象和创造空间。 八：积雪对策-有利于多雪地区

在多雪地区，避免建筑物遭受大雪灾害的维护管理需要一定的人力和财力，尽可能的降低其费用成为技术人员的课题。膜结构建筑的膜面屋顶和其他屋顶材料相比不易积雪，只要有比较小的倾斜角度积雪就会自动滑落。而且，由于膜材料的热传导率较小，如果采用融雪设备可以进行细致的融雪操作，充分发挥加热装置的效果，屋顶坡度可以更小。

九：防火性和耐久性-理想的建筑用膜材料

膜结构建筑具有耐热性、耐气候性、耐药物性、高强度、防火等特性，而且不易老化，经过长期使用仍能保持其**初时的强度。如今广泛使用的膜材料能很好地满足对于防火的需求，具有卓越的阻燃和耐高温性能，达到法国、德国、美国、日本等多国标准。