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膜結構工程設計

膜結構工程是應用于建筑工程領域中的一種類別,膜結構的造型設計、力學分析、裁剪設計及膜成品制作及安裝,支承結構或構件的制作及安裝工程等組成,是集建筑學、工程結構學、
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膜結構工程是應用于建筑工程領域中的一種類別,膜結構的造型設計、力學分析、裁剪設計及膜成品制作及安裝,支承結構或構件的制作及安裝工程等組成,是集建筑學、工程結構學、材料學等學科為一體的多學科交叉應用工程。

膜結構工程作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨特的形態及膜材本身的性能。恰由于此,用膜結構可以創造出傳統建筑體系無法實現的設計方案。

1、 輕質:膜材料張力結構自重小的原因在于它依靠預應力形態而非材料來保持結構的穩定性。從而使其自重比傳統建筑結構的小得多,但卻具有良好的穩定性。建筑師可以利用其輕質大跨的特點設計和組織結構細部構件,將其輕盈和穩定的結構特性有機地統一起來。

2、 透光性:透光性是現代膜結構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亮度,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,膜屋面對于肉眼來說依然是發亮和透光的,具有輕型屋面的觀感。

3、柔性: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。

膜結構的柔性使其在任一荷載作用下均以有利的形態承載。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。

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。

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