张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活。从空间结构方式上膜结构建筑大致可分为充气式膜结构建筑、骨架式膜结构建筑、张拉膜结构建筑三种主要膜结构形式。 、充气式膜结构(Pneumatic Structure) 充气式膜结构是基本是应用于屋顶结构建筑,其利用特殊膜材将主要结构固定在房屋周边。充气式膜结构建筑是利用压强差来抵抗外力。 但利用送风系统及钢索作为辅助材,没有任何梁,柱支撑,虽然能获得更大的空间,施工非常快捷,经济效益高,但因需维持进行24小时送风机运转,在持续运行及机器维护费用的成本上较高。现在很多的商场搞活动期间也会在大门等出拉上一个充气式膜结构建筑,基本呈弧形,挂上些装饰,就能吸引注目,靠近点,就能听到拉风机不停的运转声。 第二、骨架式膜结构(Frame Supported Structure) 骨架式膜结构基本是利用钢材或者合金为主体结构材料,利用其形成各种骨架后,再利用张拉膜材料覆盖形成膜结构建筑。因为下步分是由钢材或合金组成骨架,是以十分坚固耐用、安全性高。 相比传统建筑而言,这类膜结构建筑因搭建快、经济效益高、安全性能好而广泛应用于各大小型空间性结构建筑。 第三、张拉式膜结构(Tension Suspension Structure) 张拉膜结构建筑是以膜材、钢索及支柱构成,支柱承担膜结构建筑的大部分压力,然后在支柱上面加上各种钢索,利用钢索固定膜结构外层材料。有点类似于现在房间的吊顶式空间结构,只是范围更宽,结构更为复杂。除了可实践具创意,创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构行业精神的构造形式. 近年来,大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高,结构性用曲面有限单元建立的膜结构分析理论
张拉膜结构的基本组成单元通常有:膜材、索与支承结构(桅杆、拱或其他刚性构件)。 膜材 一种新兴的建筑材料,已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的“第六种建筑材料”。 膜材本身受压不大,抗弯也不是很好,所以要使膜结构正常工作就必须引入适当的预张力。 此外,要保证膜结构正常工作的另一个重要条件就是要形成互反曲面。传统结构为了减小结构的变形就必须增加结构的抗力; 而膜结构是通过改变形状来分散荷载,从而获得最小内力增长的。当膜结构在平衡位置附近出现变形时,可产生两种回复力: 一个是由几何变形引起的;另一个是由材料应变引起的。通常几何刚度要比弹性刚度大得多,所以要使每一个膜片具有良好的刚度,就应尽量形成负高斯曲面,即沿对角方向分别形成“高点”和“低点”。“高点”通常是由桅杆来提供的,也许是由于这个原因,有些文献上也把张拉膜结构叫做悬挂膜结构(suspension membrane)。 索作为膜材的弹性边界,将膜材划分为一系列膜片,从而减小了膜材的自由支承长度,使薄膜表面更易形成较大的曲率。有文献指出,膜材的自由支承长度不宜超过15米,且单片膜的覆盖面积不宜大于500平米。此外,索的另一个重要作用就是对桅杆等支承结构提供附加支撑,从而保证不会因膜材的破损而造成支承结构的倒塌。
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