新型組合結(jié)構(gòu)的-氣脹式膜結(jié)構(gòu)的新應(yīng)用

新型組合結(jié)構(gòu)的探索——?dú)饷浭侥そY(jié)構(gòu)的新應(yīng)用摘要：膜結(jié)構(gòu)作為一種新型的空間結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，然而它的應(yīng)用并夠廣泛。通過對膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)深入研究發(fā)現(xiàn)，氣脹式膜結(jié)構(gòu)更適合用來傳遞荷載，而不是用來作為主要的承載結(jié)構(gòu)。通過和其它大跨度空間結(jié)構(gòu)的組合能提高結(jié)構(gòu)的跨度，同時(shí)得到經(jīng)濟(jì)、美觀的新型結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：大跨度空間結(jié)構(gòu)；氣脹式膜結(jié)構(gòu)；新型組合結(jié)構(gòu)Exploreneworganizationalstructure——thenewapplicationofflantulencemenbrancestructureAbstract:themembrancestructurehavesomanyadvantagesasatypeofnewspacestructurebutitsapplicationisnotwide-rangingenough.DepthstudyofthecharacteristicsofmembranestructureandfoundFlantulencemembranestructuremoreappropriateforloadtransmission,Itisnotmeantasthemainbearingstructure.Throughthecombinationwithotherlarge-spanstructurecanimprovethespan,economically,aestheticallypleasingnewstructure.Keywords:large-spanspacestructure;Flantulencemembranestructure;neworganizationalstructure1．概述近年來,隨著人們在體育、展覽、文娛等活動的急劇增長和新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),多種空間結(jié)構(gòu)形式都得到了廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展。與此同時(shí),人們對空間結(jié)構(gòu)的要求也越來越高。單一類型的結(jié)構(gòu)形式在跨度增大時(shí),其不足之處越來越明顯,經(jīng)濟(jì)性也顯著下降,甚至成為不可能。正因?yàn)槿绱?由不同類型的結(jié)構(gòu)形式組合而成的組合結(jié)構(gòu)成為目前大跨空間結(jié)構(gòu)發(fā)展和創(chuàng)新的新方向。組合結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是:綜合利用了各種不同結(jié)構(gòu)在性能、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面的優(yōu)勢,使得每一種單一類型的空間結(jié)構(gòu)形式及其材料均能發(fā)揮最大的潛力,從而改善整個結(jié)構(gòu)體系的受力性能,進(jìn)一步增大空間結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的覆蓋跨度,同時(shí)豐富大跨空間結(jié)構(gòu)的形式。2．組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用的現(xiàn)狀按雜交結(jié)構(gòu)組成,各部分的結(jié)構(gòu)類型可分為:剛性結(jié)構(gòu)之間的組合、剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)的組合和柔性結(jié)構(gòu)之間的組合。2.1剛性結(jié)構(gòu)之間的組合網(wǎng)殼和拱架的組合：北京石景山體育館屋蓋結(jié)構(gòu)由三片四邊形的雙層鞍形網(wǎng)殼組成,各網(wǎng)殼支承于中央的三叉形剛架和外緣的鋼筋混凝土邊梁上。目前應(yīng)用最廣泛的是拱支網(wǎng)殼(架)結(jié)構(gòu)體系。2.2剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)的組合目前應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)形式有弦支穹頂結(jié)構(gòu)、張弦梁結(jié)構(gòu)、張弦桁架結(jié)構(gòu)、索桁結(jié)構(gòu)、索拱結(jié)構(gòu)和斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等。2.3柔性結(jié)構(gòu)之間的組合常用的用拉索和桅桿組成的帳篷結(jié)構(gòu)屬于此類，還有索穹頂，索穹頂是由膜與張拉整體的組合結(jié)構(gòu)。營從已應(yīng)用捐的組合結(jié)噸構(gòu)中，我芹們可以發(fā)生現(xiàn)雖然膜沸結(jié)構(gòu)的使理用越來越咬廣泛，但團(tuán)在大跨度吵空間結(jié)構(gòu)返中卻僅僅蹦作為一個溝輔助結(jié)構(gòu)縮，并沒有奸真正起到潛共同承載甚的作用。坦膜結(jié)構(gòu)作非為一種獨(dú)凈立的新型仙空間結(jié)構(gòu)逆形式，很夢多結(jié)構(gòu)優(yōu)臨勢沒能得鑒到充分的孕發(fā)揮。因毛此，本文夾希望對膜微結(jié)構(gòu)的特趕點(diǎn)深入了警解能夠探貼索出一些拼新型的組喜合結(jié)構(gòu)。味3責(zé).排膜結(jié)構(gòu)的予優(yōu)點(diǎn)及其墊分類捕3.1另槳膜結(jié)構(gòu)的慈優(yōu)點(diǎn)貢目虧前疊,肆建筑科技退面臨的一學(xué)大發(fā)展趨征勢就是材腹料革命。州膜結(jié)構(gòu)建棋筑的開發(fā)提與應(yīng)允用辛,飽可以擺脫傾對鋼材、娃木材、混喇凝土等傳扣統(tǒng)材料的旬依辟賴允,且為建筑帶嗓來一場新夫的革命。絹不僅如里此裳,畏膜結(jié)構(gòu)建社筑還具有勻很多優(yōu)可點(diǎn)裂,諸比欲如陵:蛛3.1拉1侄跨度較治大布198屋5抄年日本建攏造的國際戶體育博覽念會網(wǎng)球場迫，欄高標(biāo)1枝5跳米，跨融度式45*職2闖米。同年疏加拿大建柿造的卡爾宰加里體育題館警,娃高狡36*陳5揭米，跨遵度精11丹2貨米，建筑義面裁積村1115懂0岔平方米紅。壩198削8服年建造的芒東京穹扭頂班,竹跨質(zhì)度拖20隙1濁米烘高槐56*1遣9皮米。美國然亞特蘭大梢建造的佐劍治亞體育犯館，長軸沫為酬23沉5井米，短軸喚為拾18冷6橫米，總高澆為慌79.2聯(lián)4問米。據(jù)有泡關(guān)資料推倦測澡,素跨度越大診的建屑筑丟,企采用膜結(jié)勾構(gòu)越能體凈現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)視性。條3.1朽2匠結(jié)構(gòu)重賓量輕罪膜材本身襪質(zhì)魔輕姥,規(guī)支承膜材慈的鋼桿、斥鋼架與鋼訴索比相應(yīng)叼的鋼筋混迷凝土也減沒輕不少重宮量祥。驕197乘0價(jià)年日本大腔阪世界博智覽會中的穿美國館，維屋面重量堵每平方米管僅蠻1.22旋k稀g蜻。毒3.1密3姻施工方遞便三膜材可以貪在工廠預(yù)觸制成卷材森成酷品誼,穴與鋼材一凝樣便于工下業(yè)化生醬產(chǎn)扇,裙便于運(yùn)輸食安再裝肌,棚施工時(shí)也際不需搭建豪腳手侍架雁,形工期較短匹。能容乏納價(jià)5著萬人的美每國卡理阿圓體育依館岡,愧只用挽了祝1低0陵幾個煙月竿,摟還是壩在高197粉9紫年建造召的窮,許現(xiàn)在世界獻(xiàn)上一些大挑型的膜結(jié)中構(gòu)建渾筑周,饞只需幾個鵲月就能完騰工。青3.1腥4適造型美鑼觀腸膜結(jié)構(gòu)建計(jì)筑由于結(jié)滑構(gòu)組合形堆式的多樣鑼性衫,行其造型也瘋極為豐抱富繁,誓它具有一常般建筑無島法比擬的才表現(xiàn)殿力位,早加上膜材盛的顏色可懸以任意選葬擇饅,亡更加強(qiáng)了雅藝術(shù)感染馬力。踢3.1枕5旗費(fèi)用低狼膜材本身個就是裝修布材笨料咽,辦可減少建塞筑物二次督裝修費(fèi)抄用夜;閃而且膜結(jié)石構(gòu)建筑屋粗面的膜材惜透光性膝好成,豬能透過大奸量柔和的伍自然攀光間,借可降低白咽天的照明訴費(fèi)用以及拌整個建筑友的供熱與案空調(diào)費(fèi)用含。瓣3.2獸庸膜結(jié)構(gòu)的燈分類頂膜結(jié)構(gòu)建咬筑大體可潛分為兩大教類遣,正一類是充宰氣建武筑藥,捐另一類是寄帳篷建們筑副,瓜又稱篷布賞張力建筑床。目前使任用較多的痰是帳篷張璃力建筑。旱即通過施機(jī)工過程中蚊對膜的張府拉來承受秋小范圍的盆載荷并起谷到圍護(hù)的洗作用。而服充氣膜結(jié)宋構(gòu)的使用紅相對較少宗。有的把何充氣膜結(jié)外構(gòu)又分為擦氣承式和嘗氣脹式。殼目前，國造內(nèi)外氣承墾式膜結(jié)構(gòu)恩建筑較多敗，如加拿另大圾B舉C合館、東京激穹頂、日叢本熊本穹瘦頂、日本模海浪館、這北京燕化玻培訓(xùn)中心抽充氣游泳后館等。而攀氣脹式膜脂結(jié)構(gòu)建筑叨較少且跨掌度較小。野這是由于蓮氣脹式充極氣結(jié)構(gòu)的罵力學(xué)效能組較差，無惜法實(shí)現(xiàn)大封跨度。懼3.3庸?jié)崒δそY(jié)構(gòu)市的思考集通過對膜抽結(jié)構(gòu)的特亭點(diǎn)及已有喝的工程實(shí)身例分析，待我們可以比發(fā)現(xiàn)膜結(jié)崖構(gòu)屬于柔溜性結(jié)構(gòu)，在而且承載介能力及其劣有限，只多能作為建患筑的屋頂犬結(jié)構(gòu)，并應(yīng)且跨度不境大（前所姜述的跨度番大的特點(diǎn)昏其實(shí)是有輕其它結(jié)構(gòu)彩承載）。鏡既然本身情承載力不遍夠，我們逃就應(yīng)該橫巾向思維，沃尋找膜結(jié)征構(gòu)的其它參特點(diǎn)加以范應(yīng)用。對股于氣脹式唱充氣膜結(jié)胡構(gòu)，它承屬載能力有蹲限，但它漫在傳遞荷援載時(shí)和其鉤它結(jié)構(gòu)相根比卻有極袖大的優(yōu)越斧性，我們騰是否可以蟲加以利用對呢？嚴(yán)4差．氣脹式筒膜結(jié)構(gòu)功凳能的新發(fā)火現(xiàn)高—診—合荷載傳遞敵結(jié)構(gòu)墓氣脹式膜微結(jié)構(gòu)通過美內(nèi)部氣體坊壓強(qiáng)大于攜外部氣體疊壓強(qiáng)而支浪撐結(jié)構(gòu)，杠當(dāng)受到外仆部較集中時(shí)荷載時(shí)，俊通過局部我的變形使祥膜結(jié)構(gòu)內(nèi)逆部氣體壓婦強(qiáng)增大，礦由于氣體素特殊的性應(yīng)質(zhì)，在支匠撐膜結(jié)構(gòu)顏的面上，悄均勻分布幕壓強(qiáng)，從僵而將原本替集中的荷系載均勻的暮傳遞給承后載結(jié)構(gòu)（眾圖垂1疊）。灰這種轉(zhuǎn)化碎通常情況霞下是通過豐大剛度構(gòu)絨件去傳遞言，如鋼板叛、混凝土春板來實(shí)現(xiàn)瞞，然而這哨又帶來了英其它不利掉的因素。賢如增加了鵲結(jié)構(gòu)的自蜜重，造價(jià)遲也有提高著。因此，逮和這些傳噴遞荷載的鹿構(gòu)件相比篇，氣脹式桑膜結(jié)構(gòu)自束重輕、造趣價(jià)低的特污點(diǎn)成為了批極大的優(yōu)柜勢。連5斗.辦氣脹式膜兵結(jié)構(gòu)的新急應(yīng)用鳥利用氣脹蜜式膜結(jié)構(gòu)琴傳遞荷載侮的特點(diǎn)，睛將它和其紫它一些大辰跨空間結(jié)襪構(gòu)形式進(jìn)若行組合，莖優(yōu)勢互補(bǔ)聰，能形成宿經(jīng)濟(jì)、美擁觀的新型三結(jié)構(gòu)形式布。椅如氣脹式鳥膜結(jié)構(gòu)可伴以與網(wǎng)殼袍（架）結(jié)倡構(gòu)的組合諒結(jié)構(gòu)（貫圖洲2切）。網(wǎng)殼扶結(jié)構(gòu)單獨(dú)綢作為承載趁結(jié)構(gòu)形式介時(shí)，主要秀的破壞形以式是失穩(wěn)爐破壞。而麻影響穩(wěn)定階性的主要沈因素是受免到非對稱籍的半跨均痕布荷載或曉集中荷載濟(jì)。如果在察網(wǎng)殼的上花方覆蓋氣侮脹式膜結(jié)輔構(gòu)，通過盜氣脹式膜虹結(jié)構(gòu)的傳革遞，能將宣原本非對物稱的半跨鎮(zhèn)均布荷載似或集中荷涂載轉(zhuǎn)化為隊(duì)均布的全茄跨荷載，榮這將大大起提高網(wǎng)殼俱結(jié)構(gòu)的臨閥界荷載值報(bào)，承載能際力有很大例的提高?？袢缒硢螌佑W(wǎng)殼結(jié)錢構(gòu)普,返其俯視平奸面形狀為墊圓殲形葬,晃球面直徑慕為纏100殊m浮,鴨底平面的亂直徑棄為轉(zhuǎn)64*3美m(xù)怎,常矢高憤為休11*7移m佛,景球面中心奪角環(huán)為廈50°掃,箭周邊鉸支偵。含(1話)泥材料：鋼偽管納,E=徐,橫剪切模量信。灑(2歉)零截面幾何墾尺轟寸呢:柿空心鋼歇管須,鉛環(huán)桿與徑正桿內(nèi)徑凱m朋,四外徑夕m室,盆斜桿內(nèi)徑算m氧,苦外徑覆m你。榜(3蘋)肺采決用屬ANSY幼S氣有限元軟滔件覺,羽對該結(jié)構(gòu)泰在不同荷鋸載條件下訓(xùn)進(jìn)行穩(wěn)定貫分析。館全跨均布魂荷載下網(wǎng)翼殼的穩(wěn)定桃性分析屋在全跨均獻(xiàn)布荷載作傅用撞下血,卡網(wǎng)殼的極瓣限載荷為案,進(jìn)最大位移時(shí)為趙0.37交忙m譽(yù)。抖半跨均布盈荷載下網(wǎng)猛殼的穩(wěn)定范性分析面網(wǎng)殼在半弄跨均布荷滾載作用下娘得到的荷酬載鐮-虎位移。從情圖中可以艘看堡出竿,和當(dāng)荷載達(dá)歇到蹤,負(fù)結(jié)構(gòu)發(fā)生殼屈籌曲瘡,鄰此時(shí)最大倉位移民為于0.10附詠m領(lǐng)。耗顯然，全征跨均布荷株載情況下格的承載力反是半跨均拍布荷載承挨載力快的絲2.1舒3城倍。因此擁，使用氣盤脹式膜結(jié)旬構(gòu)對提高協(xié)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)北的承載力慎效果會相降當(dāng)顯著。矩同時(shí)，本佛身也有一帖定的承載咐能力，能鴨分擔(dān)部分六的荷載。腦這將使網(wǎng)避殼網(wǎng)架結(jié)局構(gòu)的跨度們大幅度提鹿升。洋6外.柿氣脹式膜烏結(jié)構(gòu)應(yīng)用昌前景輛由于荷載知的隨機(jī)性撥以及不均牙布性導(dǎo)致批結(jié)構(gòu)的臨上界荷載或量穩(wěn)定性降抖低，從而點(diǎn)促使結(jié)構(gòu)今構(gòu)件必須演增大尺寸辯或提高材怨料的性能墊來滿足承歐載要求。膚因此，即咸浪費(fèi)了空虎間又提高師了造價(jià)。街如果能充坑分利用氣劇脹式膜結(jié)勸構(gòu)的傳遞兔荷載的特與性，應(yīng)用寧到大跨空獄間、橋梁慮、房屋等捆的結(jié)構(gòu)當(dāng)眾中，能提釘高很大的濟(jì)效益，該遵膜結(jié)構(gòu)有蹤很大的發(fā)僑展前景。結(jié)束語趕通過對目蓄前國內(nèi)外夏空間結(jié)構(gòu)折的發(fā)展現(xiàn)夠狀的分析援，擁有諸冰多優(yōu)點(diǎn)的筆新型空間切結(jié)蝕構(gòu)輩—勻—末膜結(jié)構(gòu)的賀僅限于張施拉式與氣汪承式膜結(jié)朗構(gòu)，而對仁于氣脹式被膜結(jié)的應(yīng)猾用較少。達(dá)這是由于字對它的結(jié)間構(gòu)優(yōu)勢認(rèn)題識得不夠透，氣脹式公結(jié)構(gòu)的優(yōu)慰勢在于它械的傳遞荷書載并改變餐荷載的類騰型，從而敘達(dá)到提高喘荷載能力齒的要求。雪因此，通進(jìn)過與其它致結(jié)構(gòu)形式螺的組合，挑使結(jié)構(gòu)發(fā)膊揮更大的安效益。當(dāng)鏟然，該結(jié)籍構(gòu)要能夠爽真正應(yīng)用走到工程實(shí)漸踐當(dāng)中，乓還需要大誓量的實(shí)驗(yàn)閣和論證。海苦于經(jīng)費(fèi)現(xiàn)以及