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张拉膜结构建筑
一、产品简介
张拉膜结构建筑的形状由张力平衡条件决定,从这个角度而言,它符合自然界中的结构原理,是一种自然结构。壳体结构的外形遵循压力的传递路径,从而在很大程度上可以避免弯曲内力的产生。树状结构同样也由承受拉力或压力的构件组成。在张力结构中,薄膜结构最为常用,且形式多种多样。
二、设计核心
张拉膜结构建筑的设计核心在于控制结构的边界条件以及支承结构的几何形状,从而找到满足设计要求的最佳膜面形态。与传统建筑设计相比,张拉膜结构建筑设计是一个多专业间的相互协调过程。为了得到满足功能要求的最简约设计,建筑师必须要与其他工程师紧密合作。
轻型张拉膜结构设计学科始于20世纪50年代Frei Otto的皂膜试验。自适应找形是他创建的新设计学派的基本概念。他提出的“极小曲面”理论开创了现代张拉膜结构设计的先河。基于这种理论,对于特定边界条件得到的膜结构表面积最小,从而耗能最少。这类张拉膜建筑的主要结构特点是预应力在整个结构中均匀分布。
以极小曲面为目标的自适应找形是轻利薄膜建筑的基础。
平面边界内的极小曲面是平面。然而只要膜表面或边界上有一点不在这个平面内,得到的极小曲面上的每一点都会具有双曲率。双曲面可以是正高斯曲率的(比如充气式结构),也可是负高斯曲率的(比如预应力张拉膜结构)。负高斯曲面的正、负曲率半径之和为零。
三、鉴于建筑膜材的建筑、结构受力特性,张拉膜结构建筑一般可分为以下4种:
1.永久性张拉膜建筑:使用年限15年以上,这类张拉膜结构材料应用领域一般为体育场馆、机场、展览中心等重要建筑,使用膜材为A类膜(PTFE/GF膜)、B类(PVC/GF)、C类膜(PVC/PES-III~V)、ETFE、FEP等氟化物薄膜。
2.耐久性张拉膜建筑:使用年限10-15年,这类张拉膜结构材料应用领域为中小型体育设施、交通设施等,膜材多为聚酯类纤维PVDF或PVF涂层膜(PVC/PES-II~III)、PTFE/GF-I~III。
3.耐用性张拉膜建筑:使用年限3-10年,张拉膜结构材料应用领域为小型体育设施、商业活动场所、景观小品等,膜材为聚酯类PVDF、PVF、Acrylic、PVC涂层膜。
4.临时性张拉膜建筑:使用年限低于3年,张拉膜结构材料应用领域为博览会展场、娱乐场、商业展场等,膜材为聚酯类纤维PVF、Acrylic、PVC涂层、无涂层织物膜、PVC薄膜。