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張拉膜結(jié)構(gòu)（張拉膜結(jié)構(gòu)膜材料應(yīng)考慮哪些性能）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-25 21:34:24 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 220

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來(lái)大家介紹下關(guān)于張拉膜結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，以下是小編對(duì)此問(wèn)題的歸納整理，讓我們一起來(lái)看看吧。

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本文目錄:

1、張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)？
2、張拉膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)都有什么特點(diǎn)？
3、張拉膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)？
4、張拉膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)研究？

張拉膜結(jié)構(gòu)（張拉膜結(jié)構(gòu)膜材料應(yīng)考慮哪些性能）

一、張拉膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)？

一、膜結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。

二、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和等級(jí)、使用年限、使用功能、結(jié)構(gòu)跨度、防火要求、地區(qū)自然條件及膜材的耐用年限等要求進(jìn)行膜材選用。

三、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載、支承條件、制作加工、施工工況及其它特殊條件進(jìn)行。

四、膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括形狀設(shè)計(jì)、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì)、配件設(shè)計(jì)、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

五、對(duì)膜結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì)、荷載分析、裁剪設(shè)計(jì)，應(yīng)在考慮施工過(guò)程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)。

六、膜材只能承受拉力，不能承受壓力和彎矩。

七、膜面的最大主應(yīng)力應(yīng)小于膜材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，在荷載長(zhǎng)期作用下，最小主應(yīng)力應(yīng)大于等于維持其初始平衡形狀的應(yīng)力值。

八、膜結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮膜材的松弛、徐變、老化。

九、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮使用階段膜材替換對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。

十、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮膜材破壞時(shí)，支承結(jié)構(gòu)仍應(yīng)保持自身的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

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二、張拉膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)都有什么特點(diǎn)？

藝術(shù)性：充分發(fā)揮建筑師的想象力，又體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件清晰受力之美。

經(jīng)濟(jì)性：由于膜材具有一定的透光率，白天可減少照明強(qiáng)度和時(shí)間，能很好地節(jié)約能源。同時(shí)夜間彩燈透射形成的絢爛景觀也能達(dá)到很好的廣告宣傳效益。

大跨度：膜結(jié)構(gòu)可以從根本克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度（無(wú)支撐）建筑上實(shí)現(xiàn)所遇到的困難，可創(chuàng)造巨大的無(wú)遮擋可視空間，有效增加空間使用面積。

自潔性：膜建筑中采用具有防護(hù)涂層的膜材，可使建筑具有良好的自潔效果，同時(shí)保證建筑的使用壽命。

工期短：膜建筑工程中所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成，可減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，避免出現(xiàn)施工交叉，相對(duì)傳統(tǒng)建筑工程工期較短。膜建筑可廣泛應(yīng)用于大型公共設(shè)施：體育場(chǎng)館的屋頂系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)大廳、展覽中心、購(gòu)物中心、站臺(tái)等，又可以用于休閑設(shè)施、使用工業(yè)設(shè)施及標(biāo)志性或景觀性建筑小品等。

三、張拉膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)？

下面是中達(dá)咨詢給大家?guī)?lái)關(guān)于張拉膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

只有正確表達(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強(qiáng)大的說(shuō)服力與表現(xiàn)力“這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對(duì)于張拉膜結(jié)構(gòu)，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結(jié)構(gòu)本身就是造型；換句話說(shuō)，不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的，因?yàn)槟菢拥谋∧げ皇秋h動(dòng)的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其”力“與”形“的完美結(jié)合。張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結(jié)構(gòu)（桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件）。

膜材一種新興的建筑材料，已被公認(rèn)為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身受壓不大，抗彎也不是很好，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外，要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力；而膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載，從而獲得最小內(nèi)力增長(zhǎng)的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時(shí)，可產(chǎn)生兩種回復(fù)力：一個(gè)是由幾何變形引起的；另一個(gè)是由材料應(yīng)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(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面，即沿對(duì)角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”?！案唿c(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(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)（suspensionmembrane）。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(zhǎng)度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出，膜材的自由支承長(zhǎng)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(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的倒塌。

四、張拉膜結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)研究？

一、從結(jié)構(gòu)方式上大致可分為骨架式、張拉式、充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式?？诤Ｑ笫澜缛肟谀そY(jié)構(gòu)

1.骨架式膜結(jié)構(gòu)(FrameSupportedStructure)以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架后,在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式,下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高,因屋頂造型比較單純,開(kāi)口部不易受限制,且經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),廣泛適用于任何大,小規(guī)模的空間。

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2.張拉式膜結(jié)構(gòu)(TensionSuspensionStructure)以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成,利用鋼索與支柱在膜材中導(dǎo)入張力以達(dá)安定的形式。除了可實(shí)踐具創(chuàng)意,創(chuàng)新且美觀的造型外,也是最能展現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)精神的構(gòu)造形式。近年來(lái),大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構(gòu)成鋼索網(wǎng)來(lái)支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高,結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),且具豐富的表現(xiàn)力,所以造價(jià)略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。

3.充氣式膜結(jié)構(gòu)(PneumaticStructure)充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊,利用送風(fēng)系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后,使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差,以抵抗外力,因利用氣壓來(lái)支撐,及鋼索作為輔助材,無(wú)需任何梁,柱支撐,可得更大的空間,施工快捷,經(jīng)濟(jì)效益高,但需維持進(jìn)行24小時(shí)送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),在持續(xù)運(yùn)行及機(jī)器維護(hù)費(fèi)用的成本上較高。

二、膜材料用于膜結(jié)構(gòu)建筑中的膜材是一種具有強(qiáng)度,柔韌性好的薄膜材料,是由纖維編織成織物基材,在其基材兩面以樹(shù)脂為涂層材所加工固定而成的材料,中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維,而作為涂層材使用的樹(shù)脂有聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC),硅酮(silicon)及聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE),在力學(xué)上織物基材及涂層材分別具有影響下列的功能性質(zhì)。

織物基材——抗拉強(qiáng)度,抗撕裂強(qiáng)度,耐熱性,耐久性,防火性。涂層材——耐候性,防污性,加工性,耐水性,耐品,透光性。

三、膜材的正確選定用于建筑膜結(jié)構(gòu)的膜材,依涂層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜,膜材的正確選定應(yīng)考慮其建筑的規(guī)模大小、用途、形式,使用年限及預(yù)算等綜合因素后決定。

PVC膜(PVC-CoatedPolyester)

PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜,且具有材質(zhì)柔軟,易施工的優(yōu)點(diǎn)。但在強(qiáng)度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC涂層(聚氯乙烯)而成,一般建筑用的膜材,是在PVC涂層材的表面處理上,涂以數(shù)micron厚的壓克力樹(shù)脂(acrylic),以改善防污性。但是,經(jīng)過(guò)數(shù)年之后就會(huì)變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限,依使用環(huán)境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性,近年來(lái)已研發(fā)出以氟素系樹(shù)脂于PVC涂層材的表面處理上做涂層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。

PVDFPVDF是二氟化樹(shù)脂(PolyvinylideneFluoride)的略稱,在PVC膜表面處理上加以PVDF樹(shù)脂涂層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較,耐用年限改善至7~10年左右。

PVFPVF是一氟化樹(shù)脂(PolyvinylFluoride)的略稱。PVF膜材是在PVC膜的表面處理上以PVF樹(shù)脂做薄膜狀薄片(laminate)加工,比PVDF膜的耐久性更佳,更具有防沾污的優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)榧庸ば?、施工性與防火性都不佳,所以使用用途受到限制。

PTFE膜(PTFECoatedFiberglass)

PTFE膜是在超細(xì)玻璃纖維織物上,涂以聚四氟乙烯樹(shù)脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較,材料費(fèi)與加工費(fèi)高,且柔軟性低,在施工上為避免玻璃纖維被折斷,須有專用治工具與施工技術(shù)。

耐久性:涂層材的PTFE對(duì)酸、鹼等化學(xué)物質(zhì)及紫外線非常安定,不易發(fā)生變色或破裂。玻璃纖維在經(jīng)長(zhǎng)期使用后,不會(huì)引起強(qiáng)度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高,耐久性在25年以上。

防污性:因涂層材為聚四氟乙烯樹(shù)脂,表面摩擦系數(shù)低,所以不易污染,可藉由雨水洗凈。

四、工程應(yīng)用體育設(shè)施—體育場(chǎng)館、健身中心等交通設(shè)施—機(jī)場(chǎng)、火車站、公交車站、高速公路收費(fèi)站、加油站等文化設(shè)施—展覽/會(huì)議中心、劇場(chǎng)、博物館、動(dòng)物園、水族館等景觀設(shè)施—建筑入口、泳池小品、小區(qū)長(zhǎng)廊、戶外廣場(chǎng)、公園小品、標(biāo)識(shí)性建筑等商業(yè)設(shè)施—購(gòu)物中心、餐廳、步行街等工業(yè)設(shè)施—工廠、倉(cāng)庫(kù)、污水處理中心、物流中心、溫室等張拉膜結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)只有正確表達(dá)結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有強(qiáng)大的說(shuō)服力與表現(xiàn)力“這句話揭示了張拉膜結(jié)構(gòu)的精髓。對(duì)于張拉膜結(jié)構(gòu),任何附加的支撐和修飾都是多余的,其結(jié)構(gòu)本身就是造型;換句話說(shuō),不符合結(jié)構(gòu)的造型是不可能的,因?yàn)槟菢拥谋∧げ皇秋h動(dòng)的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結(jié)構(gòu)的美就在于其”力“與”形“的完美結(jié)合。

張拉膜結(jié)構(gòu)的基本組成單元通常有:膜材、索與支承結(jié)構(gòu)(桅桿、拱或其他剛性構(gòu)件)。

膜材一種新興的建筑材料,已被公認(rèn)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(jié)構(gòu)正常工作就必須引入適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。此外,要保證膜結(jié)構(gòu)正常工作的另一個(gè)重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了減小結(jié)構(gòu)的變形就必須增加結(jié)構(gòu)的抗力;而膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變形狀來(lái)分散荷載,從而獲得最小內(nèi)力增長(zhǎng)的。當(dāng)膜結(jié)構(gòu)在平衡位置附近出現(xiàn)變形時(shí),可產(chǎn)生兩種回復(fù)力:一個(gè)是由幾何變形引起的;另一個(gè)是由材料應(yīng)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(yīng)盡量形成負(fù)高斯曲面,即沿對(duì)角方向分別形成“高點(diǎn)”和“低點(diǎn)”?！案唿c(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(xiàn)上也把張拉膜結(jié)構(gòu)叫做懸掛膜結(jié)構(gòu)(suspensionmembrane)。

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(zhǎng)度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻(xiàn)指出,膜材的自由支承長(zhǎng)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(duì)桅桿等支承結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的倒塌。

膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:

1,初始態(tài)分析:確保生成形狀穩(wěn)定、應(yīng)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(fù)修正的過(guò)程。2,荷載態(tài)分析:張拉膜結(jié)構(gòu)自身重量很輕,僅為鋼結(jié)構(gòu)的1/5,混凝土結(jié)構(gòu)的1/40;因此膜結(jié)構(gòu)對(duì)地震力有良好的適應(yīng)性,而對(duì)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。由于目前觀測(cè)資料尚少,故對(duì)膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常采用安全系數(shù)法。3,主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的確定,及對(duì)支承結(jié)構(gòu)的有限元分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與膜結(jié)構(gòu)不同時(shí),應(yīng)注意不同設(shè)計(jì)方法間的系數(shù)轉(zhuǎn)換。4,連接設(shè)計(jì):包括螺栓、焊縫和次要構(gòu)件尺寸。5,剪裁設(shè)計(jì):這一過(guò)程應(yīng)具備必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù),包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補(bǔ)償值(應(yīng)通過(guò)雙軸拉伸試驗(yàn)確定)。

膜結(jié)構(gòu)在方案階段需要考慮的問(wèn)題有:

1,預(yù)張力的大小及張拉方式;2,根據(jù)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(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì),以避免應(yīng)力集中;5,考慮膜材的運(yùn)輸和吊裝;6,耐久性與防火考慮。

在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xì)化支承結(jié)構(gòu),以充分表達(dá)透明的空間和輕巧的形狀;3,簡(jiǎn)化膜與支承結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點(diǎn),降低現(xiàn)場(chǎng)施工量。

膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)響應(yīng);3,結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性;4,裁剪優(yōu)化;5,膜與索及支承結(jié)構(gòu)間的相互作用。

以上就是關(guān)于張拉膜結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問(wèn)題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。