膜结构的分类
膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构(Tension/Suspension membrane structure)、骨架式膜结构(Frame membrane strcture,Cable dome membrane structure)、组合式膜结构(Compound membrane structure)等几大类。
膜 应 用 领 域:
★ 体育设施: 体育场、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等。
★ 商业设施: 商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店(挑檐)等。
★ 文化设施: 展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。
★ 交通设施: 机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等。
★ 工业设施: 工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等。
★ 景观设施: 建筑入口、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。
与膜结合的结构大约有下述几类:
纯钢拱形结构
采用传统的梁柱系统,屋顶为圆拱式,柱梁间距一般为8m左右。
混凝土结构主体加钢拱
以上两种最简单的膜结构,依平面的形状,如方形、菱形等,可有许多变化,拱的间距依使用的膜材强度、设计荷载、风力等确定。
混凝土主体结构加钢索
脊素为上弯,位于膜布下面,谷索为下弯,位于膜上面。两种钢索的弯向相反张拉后造成相反方向的垂直力,使膜市受到垂直方向的张力,膜布中水平方向的张力直接张拉形成。
混凝土主体结构加钢柱
张拉式帐篷膜结构
大型(跨度在200m以上)气撑式膜结构
用扁钢作的钢索加上膜布,可以做成大跨度的巨型屋顶。这种建筑,结构简单,施工方便,经济效益高,无需维修。但因需常年维持封闭,进出较不便,现己不再新建,但仍不失为一种好的结构形式。由于膜结构需要精确的设计及剪裁,以达到理想的效果,大卫、盖格和哥伦比亚大学的同僚迈克、马克麦克和约塞夫、赖特共同开发了非线性钢索计算程式,为气撑式大型膜屋顶工程设计奠定了基础。自1973年至1978年,在世界各地一连建造了12座气撑式膜结构大型室内体育馆,与同时期落成的其他球场比较,这些膜结构的体育馆不但价格便宜,而且施工快。面积40000m2的银顶球场的屋顶只用了11.5个月即全部完成。为世界最大之室内体育馆。
钢索穹顶
1980年左右,盖格先生又创造了使用永久性结构膜的新技术,这种新技术是基于工程哲学家巴克明斯特.富勒的理论。富勒认为现代的结构都是在对抗地心吸引力,不断地争取压力的连续性,但自然界并非如此。这是一项看似平淡,实则非常智慧的哲理,1983年他发表的文章中建议在结构上逐步减少压力的影响,而增加张力的作用,富勒将他的新观念命名为“张力式”,英语是张力(Tension)和完整(Integrity)二字的合成。在这种理想的结构中“压力杆件是张力大海中的一个小岛”。盖格先生对富勒的哲理,则有更进一步的解释,他认为“空间的跨越是由连续的张力索和不连续的压力杆”完成的。在这一理论基础上,他提出钢索穹项由以下杆件组成:中央张力环经由数目为四的倍数的脊索、环索、中继斜拉索、压力杆和斜拉索而到达压力环梁,形成一个完整封闭的张力拱结构系统。