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寧波膜結構深入剖析這四種(zhǒng)典型結構形式的曲麵構成和力(lì)學特點
作者:admin 來源: 日期:2018/8/12 20:20:00 人(rén)氣(qì):

1.拱支式(arch supported shape)

拱支式(shì)膜結構以拱為膜材提供連續的支承點,結構平麵(miàn)多為圓(yuán)形或(huò)近似橢圓形。當(dāng)跨度較大時,常(cháng)在中間拱與下部邊緣構件之間布置正交索網。拱支式膜結構多用於封閉式建築中(zhōng),如加拿大加爾格裏的(de)林賽公園體育中心(Li ndsay Park Sport s Cent er)就是典型的拱支式寧波膜結(jié)構

2.脊穀式(shì)(wave shape)

脊穀式膜結構是在兩高點之間布置相互平行的脊索、在兩低點之間布(bù)置穀索,高低相間,曲麵呈波浪形;脊索和穀索之間的膜麵形成負高斯曲率曲麵。當結構跨度較大或荷載較大時,還可(kě)在脊索和穀索之間適當布置一些橫向的加強索。脊穀式(shì)膜結構的結構平麵多呈(chéng)矩形。美國的丹佛國(guó)際機場和加拿大的 Canada Place等,都是典型的脊(jǐ)穀式膜建築。

3.鞍形(saddle shape)

鞍(ān)形曲麵由四個不共(gòng)麵的角點和連接角點的邊緣構件圍合而成,是典型的互反曲麵形式。在這四(sì)個角點中(zhōng),通常有兩個對角點為(wéi)高(gāo)點(HP),另兩個為(wéi)低點(LP)。鞍形膜結構(gòu)的邊緣構件可以是混凝土梁或空間鋼桁(héng)架,即形成所謂的剛性邊界;也可以采用邊索,通過對(duì)其施加較大(dà)的預(yù)張力形成柔性(xìng)邊界。由於柔性邊界可以較(jiào)好地適應膜麵的變形,避免膜麵在安(ān)裝和受荷過程中出(chū)現褶皺(zhòu),因而較為常用。

對於菱形平(píng)麵的鞍形(xíng)膜結構,可定義(yì)兩對角點間的水平距(jù)離 L 為跨度,高點(或(huò)低點)與跨中點間的高差f 為矢高,f / L為矢(shǐ)跨比。矢跨比是控製鞍形曲麵形狀的重要參(cān)數。矢跨比(bǐ)越大,膜麵曲率越大,結構剛(gāng)度就越好;通常矢跨比在 1/ 8~1/ 12之間(jiān)。

鞍形膜結(jié)構(gòu)的適用跨度較小,一般多用(yòng)於膜結構(gòu)小品中。

4.傘形(conical shape)

傘形膜結構也是常見的張拉膜結構(gòu)形(xíng)式之一。這種結構形式的特點在於,膜單元的周邊相對位置較低,多固定在剛性邊梁或柔性邊索上;在膜單元(yuán)的中部設有一個或多個高(gāo)點,多通過獨立柱、飛柱或懸掛環的支承來實現;整個膜麵呈錐形。為了避免在高點附近的膜材內部應力過大,當膜單元跨度較大時,可在高(gāo)點(diǎn)和邊(biān)界支承(chéng)點之間設置脊索,以(yǐ)改變結構內部的傳力路徑,避免膜材出(chū)現應力(lì)集中。傘形曲麵還可以倒置應用於工程中。

盡管上述四(sì)種基本(běn)形式的造型各不相(xiàng)同(tóng),但都遵循一個(gè)原(yuán)則,即要通(tōng)過剛性支承構件或連接件(jiàn)在膜(mó)麵內(nèi)形成一係列的高點和(hé)低點(diǎn);這正是互反曲麵的基(jī)本(běn)特征,即互反曲麵的邊界不會位於同一(yī)平麵內。把握了這(zhè)一原則,在實際設計中就可以根據支承構件的形式(桅杆(gǎn)、拱或吊環)及其對膜的支承方式(點支承或線支承),來選取適當的膜結構造型形式。

以上四種基本形式僅僅是為了(le)加深理解所(suǒ)作的一種簡單(dān)歸納,實際膜結構(gòu)的形狀遠(yuǎn)非(fēi)如此簡單,甚至可以說是鮮有雷同;即便是這四種基(jī)本形式本身也(yě)可以有多種多樣的變形。在實際設計時,切不可以拘泥於其中,而應把握膜結(jié)構自然、流暢的精髓,創造出更多的新穎、別致的膜結構作品。

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