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                                      六安膜結構停車棚: 膜結構建筑的結構

                                      作者: 來源: 日期:2017-11-10 18:02:12 人氣:1279
                                      六安膜結構停車棚: 膜結構建筑的結構


                                      張拉膜結構工程 張拉整體結構(Tensegrity)是由一組連續的拉桿和連續的或不連續的壓桿組合而成的自應力、自支撐的網狀桿系結構,其中“不連續的壓桿”的含義是壓桿的端部互不接觸,即一個節點上只連接一個壓桿。Tensegrity是美國建筑師R.B.Fuller首先提出的一種結構思想,他認為宇宙的運行就是按照張拉整體的原理進行的,即萬有引力是一個平衡的張力網,各個星球是這個網中的一個個孤立點。這種結構體系中的索網就相當于宇宙中的萬有引力,獨立的受壓桿件相當于宇宙中的星球
                                        20世紀60年代隨著現代柔性建筑材料的發展,建筑師們從帳篷著一最古老的簡單建筑結構出發,構造出了魔幻般的形式——膜結構。它可以構成單曲面,多曲面等不同建筑結構形式,滿足了建筑師們對建筑與美學高度統一的要求。
                                        柔性材料具有透光和防紫外線功能,在一些室外建筑和環境小品中得到廣泛的應用。正是由于這一特征,夜間的燈光設計使膜結構具有鮮明的環境標志特征。
                                        優美造型的膜材,不銹鋼配件和緊固件加上設計輕巧合理,表面處理嚴格的鋼結構支撐,塑造出形式美觀,設計合理的膜結構,在當今世界范圍內的建筑環境設計中占有舉足輕重的地位。透光性是現代膜結構最被廣泛認可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度,這對于建筑節能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用,膜材透光性可為建筑設計提供更大的美學創作空間。夜晚,透光性將膜結構變成了光的雕塑。
                                        膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間,有的膜材的光譜透射比可以達到40%,而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調節。
                                        通過膜材和透光保溫材料的適當組合,可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個百分點,膜屋面對于人眼來說依然是發亮和透光的,具有輕型屋面的觀感。張拉膜結構不是剛性的,其在風荷載或雪荷載的作用下會產生變形。膜結構通過變形來適應外荷載,在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會減小,直至能更有效抵抗該荷載。
                                        張拉結構的靈活性使其可以產生很大的位移而不發生永久性變形。膜材的彈性性能和預應力水平決定了膜結構的變形和反應。適應自然的柔性特點可以激發人們的建筑設計靈感。
                                        不同的膜材的柔性程序也不相同,有的膜材柔韌性極佳,不會因折疊而產生脆裂或是破損,這樣的材料是有效實現可移動、可展開結構的基礎和前提。張拉膜結構的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。負高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結構看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地飄浮于天地之間。無論室內還是室外這種雕塑般的質感都令人激動。
                                        張拉膜結構可使建筑師設計出各種張力自平衡、復雜且生動的空間形式。在一天內隨著光線的變化,雕塑般的膜結構通過光與影而呈現出不同的形態。日出和日落時,低入射角度的光線將突現屋頂的曲率和浮雕效果,太陽位于遠地點時,膜結構的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,經過設計的人工燈光也可使膜結構成為光的雕塑。按照現有的各國規范和指南設計的的輕型張拉膜結構具有足夠的安全性。輕型結構在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩定性。
                                        由于輕型結構自重較輕,即使發生意外坍塌,其危險性也較傳統建筑結構小。膜結構發生撕裂時,若結構布置能保證桅桿、梁等剛性支承構件不發生坍塌,其危險性會更小。
                                        膜結構的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態承載。當然,結構的布置和形狀要根據荷載情況來進行設計和調整。設計要確何膜面與其輔助結構協調工作,以避免力在膜面或輔助結構上集中而達結構破壞的臨界值。具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達,張拉膜結構的獨特外形體現了建筑自身的自然美感。
                                        這些建筑形態本身和與其相協調的傳統建筑一起構成了令人興致盎然的地面標志性建筑。優秀的膜結構設計是結構與外形的有機融合,使其顯得了類拔萃,同時與自然環境、歷史及現代的城市景觀有機結合。
                                        輕型結構可以看成是大型的雕塑作品,可為其周邊空間增添活力,成為周圍環境的補充和焦點。膜屋面的一個重要作用就是抵御各種天氣變化(如日曬、雨淋、風雪等)對其內部空間的影響,保持建筑物內部的舒適性。選擇膜面的形態和材料時要考慮到所有可能的天氣狀況,并盡可能利用建筑本身等被動方法來減少能量的消耗。
                                        多孔膜材可用作遮蔽結構。它可以控制光的透射和反射,使室內擁有散射光,并且促進自然通風,使屋面溫度與周圍環境的溫度相同,并避免向下的熱輻射。
                                        為了抵擋風雪,膜面的外形應使排水通暢使捷,避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預應力前的安裝成形階段,張拉膜結構對這些荷載十分敏感。為了能將雨水排除,膜材和接縫須密封防水,膜邊緣也必須進行特殊的細部設計,以防止雨水進入室內。與其它結構相比的另一個突出優勢是輕型結構對環境的影響具有可調和性。另外它還有兩個重要的特性,即可移動性和靈活性。
                                        結構可以在不同的地點反復拆建,這就是張拉膜結構的可移動。它將游牧式與定居式的建筑融為一體。膜材輕柔的特點使其方便運輸,且易于迅速搭建,而閑置時占用空間很小。這種特性使膜結構十分適于用作臨時性可移動建,特別是在發生突然災難或遇到緊急情況而需要在短時間內為大量人員提供庇護所的時候。
                                        另一方面,可移動薄膜結構除具有與永久建筑相媲美的舒適性外,它還引入了建筑行業的一個新概念,即將房屋的所有權與土地的所有權相分離。建筑不再是不可移動的,而是可移動的。這種可移動性和可重復使用的特點對加速現代城市的發展和建筑功能在某些特殊領域中的轉變具有重要的意義。結構類膜結構的主要構成部件就是膜材料、鋼結構和鋼索,不同的膜材和鋼索,其性能及價格各不相同。

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