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銅陵膜結構景觀(guān)

文章出處:卓越膜結構作者:卓越網(wǎng)絡(luò )部發(fā)表時(shí)間:2021-03-24閱讀:
  “只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說(shuō)服力與表現力”這句話(huà)揭示了膜結構景觀(guān)的精髓。對于膜結構景觀(guān),任何附加的支撐和修飾都是多余的,其結構本身就是造型;換句話(huà)說(shuō),不符合結構的造型是不可能的,因為那樣的薄膜不是飄動(dòng)的就是缺乏穩定性的。膜結構景觀(guān)的美就在于其“力”與“形”的完美結合。
  
  膜結構景觀(guān)的基本組成單元通常有:膜材、索與支承結構(桅桿、拱或其他剛性構件)。
  
  膜材一種新興的建筑材料,已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎,所以要使膜結構景觀(guān)正常工作就必須引入適當的預張力。此外,要保證膜結構景觀(guān)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力;而膜結構景觀(guān)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載,從而獲得更小內力增長(cháng)的。當膜結構景觀(guān)在平衡位置附近出現變形時(shí),可產(chǎn)生兩種回復力:一個(gè)是由幾何變形引起的;另一個(gè)是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個(gè)膜片具有良好的剛度,就應盡量形成負高斯曲面,即沿對角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”。“高點(diǎn)”通常是由桅桿來(lái)提供的,也許是由于這個(gè)原因,有些文獻上也把膜結構景觀(guān)叫做懸掛膜結構景觀(guān)(suspension membrane)。
  
  索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長(cháng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出,膜材的自由支承長(cháng)度不宜超過(guò)15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個(gè)重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐,從而保證不會(huì )因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
  
  膜結構景觀(guān)設計主要包括以下內容:
  
  1,初始態(tài)分析:確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面,并能夠抵抗各種可能的荷載工況;這是一個(gè)反復修正的過(guò)程。
  
  2,荷載態(tài)分析:膜結構景觀(guān)自身重量很輕,僅為鋼結構的1/5,混凝土結構的1/40;因此膜結構景觀(guān)對地震力有良好的適應性,而對風(fēng)的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于目前觀(guān)測資料尚少,故對膜結構景觀(guān)的設計通常采用安全系數法。
  
  3,主要結構構件尺寸的確定,及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構景觀(guān)不同時(shí),應注意不同設計方法間的系數轉換。
  
  4,連接設計:包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。
  
  5,剪裁設計:這一過(guò)程應具備必要的試驗數據,包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值(應通過(guò)雙軸拉伸試驗確定)。
  
  膜結構景觀(guān)在方案階段需要考慮的問(wèn)題有:
  
  1,預張力的大小及張拉方式;
  
  2,根據控制荷載來(lái)確定膜片的大小和索的布置方式;
  
  3,考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪);
  
  4,關(guān)鍵節點(diǎn)的設計,以避免應力集中;
  
  5,考慮膜材的運輸和吊裝;
  
  6,耐久性與防火考慮。
  
  在膜結構景觀(guān)設計階段所要考慮的要點(diǎn)有:
  
  1,保證膜面有足夠的曲率,以獲得較大的剛度和美學(xué)效果;
  
  2,細化支承結構,以充分表達透明的空間和輕巧的形狀;
  
  3,簡(jiǎn)化膜與支承結構間的連接節點(diǎn),降低現場(chǎng)施工量。
  
  膜結構景觀(guān)研究的主要問(wèn)題有:
  
  1,找形(Form-finding)或更進(jìn)一步叫“形態(tài)理論”;
  
  2,考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
  
  3,結構在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力穩定性;
  
  4,裁剪優(yōu)化;
  
  5,膜與索及支承結構間的相互作用。
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