膜结构是一种全新的建筑结构形式,它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体,具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化,结合整体环境,建造出标志性的形象工程。
艺术性:充分发挥建筑师的想象力,又体现结构构件清晰受力之美。
经济性:由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,能很好地节约能源。同时夜
间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。
大跨度:膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现所遇到的困难,可创造
巨大的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。
自洁性:膜建筑中采用具有防护涂层的膜材,可使建筑具有良好的自洁效果,同时保证建筑的使
用寿命。
工期短:膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成,可减少现场施工时间,避免出现施工交
叉,相对传统建筑工程工期较短。
膜建筑可广泛应用于大型公共设施:体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心、站
台等,又可以用于休闲设施、使用工业设施及标志性或景观性建筑小品等。
膜结构是随着现代科学技术发展起来的全新建筑技术表现形式,是材料科学、建筑学、结构力学以及现代环境学高速发展的综合产物。
膜结构?你是指细胞生物学膜结构还是指的工程学膜结构?
工程学膜结构
膜结构(membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(pvc或teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差,室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度。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。
细胞生物学膜结构
膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来,并进行选择性的物质交换;核膜将遗传物质保护起来,使细胞核的活动更加有效;线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来,更好地进行能量转换。
纵观设计过程(膜结构表面的几何分析,预张拉的方法,和膜结构尺寸的稳定性)的全貌,我们应该将我们的注意力集中在应用于膜结构的膜材自身。这里介绍三种基本的织物类型:涂刮织物,覆膜织物和加强覆膜织物。由于涂刮织物应用较广泛,所以重点介绍这一类材料。
1.涂刮织物:这类材料布基的纤维丝通常是呈90度编织的。在膜材的长度方向上受力的称为“经向”,而在膜材的幅宽方向上受力的,且受张拉力较低的称为“纬向”。涂刮织物通常表现出各向异性(它们在经向和纬向上表现出不同的特性),虽然这些不同可以通过编织和涂刮的工艺予以减轻。
很多膜结构工程是采用PVC涂覆聚酯长丝或PTFE涂覆玻璃纤维的材料。PVC涂覆聚酯长丝比较PTFE涂覆玻璃纤维的材料容易操作,而且价格便宜,但是它的耐久性不够,而且需要不停地清洗,在荷载作用下变形较大.
2.覆膜织物:不应该称之为“织物”了,因为它仅仅是由一片很薄的塑性或弹性的片材组成。它可以全透明或完全不透明,它非常柔软,而且通常是各向同性。但是它的机械性能很低,它的耐久性和抗撕裂性能比涂刮织物低很多。因为它非常柔软,又具有十分低廉的价格,所以它能应用在临时建筑上,像露天音乐会的遮蓬。
3.加强覆膜织物:在两层很薄的薄膜之间粘接或者热合上布基。层压工艺提供给这类织物相应的强度和耐久性。如果使用透明的编织丝,再覆上透明的薄膜就可以制成透明度较高的材料。它使用的时间比覆膜织物的使用时间长的多。
膜结构的特点
各种类型的膜结构形式在受力分析、设计构造、制作安装等方面难易程度有很大不同,应用上也不尽相同,但它们有如下共同特点:
(1) 自重轻
在建造大型共公建筑时,具有较好的性能价格比。在大跨度的结构中采用膜结构要比传统结构轻一个或几个数量级,且单位面积的结构自重与造价也不会随跨度的增加而明显地增加。
(2) 造型优美、富有时代气息
膜结构突破了传统的建筑结构形式,易做成各种造型,且色彩丰富,在灯光的配合下易形成夜景,给人以现代美的享受。又由于其技术上的先进性,膜结构被誉为现代建筑高科技,是21世纪的建筑。
(3) 减少能源消耗
膜材料自身透光性较好,透光率在7%~20%左右,可充分利用自然光,白天使用不需人工照明,完**满足各种体育比赛等活动需要;膜材料对光的折射率在70%以上,在日光照射下,室内形成柔和的散光,给人以舒适、梦幻般的感受。
(4) 施工速度快
膜片的裁剪制作、钢索及钢结构等制作均在工厂内完成,可与下部钢筋混凝土结构或构件等同时进行,在施工现场只是钢索、钢结构及膜片的连接安装定位及张拉的过程,故在现场的施工安装比较文明、迅速快捷。
(5) 经济效益明显
虽然膜结构建筑项目目前来说一次投资稍大,但由于此类结构的日常维护费用较小(被称为“免维护结构”),从长远来看,经济效果非常明显。此类结构若用于**大跨度建筑中,则有更为**的价格优势。索膜结构的经济优势是与空间跨度和技术难度成正比的。
(6) 使用安全可靠
由于其自重轻,抗震性能比较好;膜结构属柔性结构,能够忍受很大的位移,不易整体倒塌;且膜材料一般都是阻燃材料,也不易造成火灾。
(7) 易做成可拆卸结构,易于运输,可用作巡回演出、展览等
如美国某公司设计制作的音乐蓬覆盖面积300多平方米,其拆卸和安装只需用不足6个小时。
(8) 使用范围广
从气候条件看,它适用于从阿拉斯加到沙特这样广阔的地域;从规模上看,可以小到单人帐蓬、花园小品,大到覆盖几万、几十万平方米的建筑。甚至有人曾设想覆盖一个小城,实现人造自然。