PVDF 膜材膜結構設計需綜合考慮建筑功能、結構安全、材料特性等多方面因素,以下是其主要設計要點(diǎn):
建筑設計
造型與空間:根據建筑的使用功能和環(huán)境特點(diǎn),設計出獨特的造型和空間布局。膜結構可以實(shí)現大跨度、無(wú)柱空間,如體育館、展覽館等,也能創(chuàng )造出輕盈、靈動(dòng)的建筑外觀(guān),如景觀(guān)小品、遮陽(yáng)設施等。同時(shí),要考慮膜結構與周邊環(huán)境的協(xié)調性,使其融入整體環(huán)境之中。
采光與通風(fēng):PVDF 膜材具有一定的透光性,設計時(shí)要充分利用這一特性,合理規劃采光區域,以滿(mǎn)足室內采光需求,減少人工照明能耗。同時(shí),結合自然通風(fēng)設計,通過(guò)設置通風(fēng)口、氣窗等方式,利用膜結構的空間形態(tài)引導氣流,改善室內空氣質(zhì)量和熱環(huán)境。

結構設計
荷載計算:準確計算作用在膜結構上的各種荷載,包括恒載(如膜材自重、鋼結構自重等)、活載(如人員、設備荷載等)、風(fēng)荷載、雪荷載以及地震荷載等。對于風(fēng)荷載和雪荷載,要根據當地的氣象條件和建筑所處的環(huán)境進(jìn)行詳細分析,確保膜結構在各種荷載組合下具有足夠的安全性。
膜面形狀與預應力:合理確定膜面的形狀,通過(guò)調整膜面的曲率和預應力分布,使膜結構能夠有效地承受荷載。一般來(lái)說(shuō),膜面形狀應盡量避免出現平坦區域,以減少積水和積雪的可能性。同時(shí),要根據膜材的特性和結構受力要求,精確計算和施加預應力,確保膜結構在使用過(guò)程中保持穩定的形狀和力學(xué)性能。
支撐結構設計:膜結構的支撐結構可以是鋼結構、混凝土結構或其他組合結構。支撐結構的設計要與膜面相互配合,既要滿(mǎn)足膜面的張拉和固定要求,又要具有足夠的強度、剛度和穩定性。在設計支撐結構時(shí),要考慮其與膜材的連接方式,確保連接節點(diǎn)能夠有效地傳遞荷載,同時(shí)要便于施工和維護。

材料選擇
膜材性能:PVDF 膜材有多種性能指標需要考慮。其強度應滿(mǎn)足結構承載要求,包括拉伸強度、撕裂強度等;耐久性方面,要能抵抗紫外線(xiàn)、老化、腐蝕等環(huán)境因素的影響,保證膜結構在設計使用年限內性能穩定;自潔性要好,便于保持膜面清潔,減少維護成本;此外,還要根據建筑的使用要求,選擇合適的透光率和色彩。
配套材料:除了膜材,還需選擇合適的配套材料,如連接膜材的夾具、螺栓、焊縫材料等,以及用于支撐結構的鋼材、混凝土等。配套材料的性能應與膜材相匹配,確保整個(gè)膜結構的可靠性和耐久性。

細節設計
節點(diǎn)設計:節點(diǎn)是膜結構中連接膜材與支撐結構、膜材與膜材之間的關(guān)鍵部位。節點(diǎn)設計要保證連接的牢固性、密封性和可操作性,能夠有效地傳遞荷載,同時(shí)要避免應力集中和膜材磨損。常見(jiàn)的節點(diǎn)形式有夾板節點(diǎn)、索夾節點(diǎn)、鑄鋼節點(diǎn)等,設計時(shí)應根據具體的結構形式和受力特點(diǎn)選擇合適的節點(diǎn)類(lèi)型,并進(jìn)行詳細的強度計算和構造設計。
排水與防水設計:為了防止膜面積水和滲漏,要進(jìn)行合理的排水與防水設計。在膜面設計中,應設置一定的排水坡度,使雨水能夠順利排至屋面天溝或地面。同時(shí),在膜材的連接部位、邊緣收口處以及與支撐結構的交接處等,要采取有效的防水密封措施,如使用密封膠、防水墊片等,確保膜結構的防水性能。

