建筑結構選型10－膜

薄膜結構薄膜結構：以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料；可以是向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，也可以利用柔軟性拉索結構或剛性的支撐結構將薄膜繃緊或撐起；形成具有一定剛度、能覆蓋大跨度空間的結構體系。屬于張拉結構。最近幾十年得到了較大的發(fā)展，較多地應用于體育建筑、展覽中心、商場、倉庫、交通服務設施等建筑中。薄膜結構是一種古老的結構型式，在自然界與日常生活中有許多實例，如水泡、氣球、橡皮艇、傘、帆、帳篷等。薄膜結構的特點膜結構的最大特點之一就是它形狀的多樣性，曲面存在著無限的可能性。找形1造型飄逸美觀膜結構建筑造型優(yōu)美，風格各異，生動活潑，飄逸自然，剛柔并濟。膜結構建筑融技術、藝術、自然美于一體，每一個膜結構建筑都是一道亮麗的風景線。受力性能好、自重輕、抗震性能佳膜材只承受沿膜面的張力，可以充分發(fā)揮材料的受拉性能。膜材自重僅為鋼結構的1/8,混凝土的1/40，可用來建造大跨度建筑。若采用拉力薄膜結構、充氣薄膜結構的屋蓋，自重約為0.02－0.15kN/m2，僅為傳統(tǒng)大跨建筑屋蓋的1/10-1/30，是跨度重量比最大的一種結構。由于自重輕，對地震反應很?。挥捎谑侨嵝越Y構，具有良好的變形能力，易于耗散地震能量；另外，即使薄膜結構破壞，不會造成人員傷害，也不會造成支承結構或下部承重結構的連鎖性破壞。

制作方便、施工速度快、造價經(jīng)濟

薄膜材料輕質(zhì)、柔軟，可在工廠裁剪、制作、打包成卷運往工地，搬運容易?，F(xiàn)場組裝工作量較少，幾乎不用腳手架，大大地縮短了建造時間。工程總造價可降低15％－20％，建造工期可縮短1/2-1/4。防火、防潮、自潔、透光性膜材經(jīng)過特殊表面涂層(惰性元素材料)處理后，不吸水、不受潮、抗磨損、完全自潔(下雨時可將膜材表面污物自行沖洗干凈)，防火阻燃，安裝后無需任何維護，?？闯Ｐ?。膜材是半透明的織物，透光率一般可達4%-16%，能滿足大跨度建筑平時使用的采光要求，白天幾乎不需人工照明。節(jié)能。薄膜結構可解決一些社會性、商業(yè)性、政治性難題

自然災害發(fā)生時，人們居住和物品儲存戰(zhàn)爭時，充氣坦克、房屋迷惑敵人，將士的帳篷等自動充氣氣囊的保護作用混凝土薄殼的模具等主要缺點：耐久性較差荷載作用下，會產(chǎn)生大變形，局部破壞可能造成整個結構的破壞

薄膜結構分類充氣薄膜結構

氣壓式、氣承式、混合式-------區(qū)別主要在于其靜態(tài)工作原理、結構和使用特點。張拉薄膜結構骨架支撐薄膜結構氣壓式薄膜結構是在若干充氣肋或充氣被的密閉空間內(nèi)保持空氣壓力，以保證其支承能力的結構。其原理與輪胎相似。氣肋式－－用加壓充氣管組成框架以支撐防風擋雨的受拉薄膜。小跨度。氣被式－－在雙層薄膜間充入空氣，雙層薄膜用線或隔膜連接起來。跨度大于前者。氣壓式薄膜結構的承載能力依賴于薄膜構架的結構型式、薄膜材料的特性及薄膜內(nèi)的氣壓。優(yōu)點：使用空間內(nèi)無需創(chuàng)造剩余壓力，空間自由開放，建筑造型靈活多樣。結構隔熱性好。缺點：跨度受限制，對材料的強度、氣密性等質(zhì)量要求高，造價較高（比氣承式膜結構高2－3倍）工程實用不多。氣承式膜結構是靠不斷向殼體內(nèi)鼓風，在較高的室內(nèi)氣壓作用下使其自行撐起，以承受自重和外荷載的結構。工作原理同熱氣球。室內(nèi)外氣壓差一般為100－300N/m2，相當于1層與7層樓的氣壓差。優(yōu)點：建造速度快、結構簡單、使用安全可靠、價格低廉，跨度可很大。缺點：需不停送風、周邊處理及出入口設計復雜混合式薄膜結構一、將氣壓式與氣承式混合二、充氣結構與其它傳統(tǒng)結構相結合張拉式薄膜結構通過鋼索與膜材共同受力形成穩(wěn)定曲面來覆蓋建筑空間，膜體既是建筑的圍護材料，又作為結構受力構件來抵抗外部荷載效應。它是膜結構建筑的代表和精華，極富表現(xiàn)力，結構性能強，結構建筑筑形象具有可塑性，結構型式高度靈活，適應性強，但造價稍高，施工精度要求也高。骨架支撐薄膜結構通過自身穩(wěn)定的骨架體系支撐膜體來覆蓋建筑空間，骨架體系決定建筑形體，膜體不參與結構受力，僅為覆蓋物。該類膜結構建筑，骨架體系自平衡，膜體僅為輔助物，充分發(fā)揮了不同材料的特性，但膜體本身的強大結構作用發(fā)揮不足，有人將其稱之為二次重復結構。骨架方式與架式結構建筑張拉方式的結合運用，常可取得更富于變化的建筑效果，造價低于張拉式。薄膜結構材料結構建筑中最常用的膜材料主要為，PTFE膜材料和PVC膜材料。PTFE膜材料是指在極細的玻璃纖維（3微米）編織成的基布上涂上PTFE（聚四氟乙烯）樹脂而形成的復合材料。PVC膜材料是指在聚酯纖維編織的基布上涂上PVC（聚氟乙烯）樹脂而形成的復合材料PTFE強度高、耐久性好、防火難燃、自潔性好，而且不受紫外光的影響，其使用壽命在20年以上。具有高透光性，透光率為13%，并且透過膜材料的光線是自然散漫光，不會產(chǎn)生陰影，也不會發(fā)生眩光。對太陽能的反射率為73%，所以熱吸收量很少。即使在夏季炎熱的日光的照射下室內(nèi)也不會受太大影響。正是因為這種劃時代性的膜材料的發(fā)明，才使膜結構建筑從人們想象中的帳篷或臨時性建筑發(fā)展成現(xiàn)代化的永久性建筑。PVCPVC膜材料的強度及防火性與PTFE相比具有一定差距，PVC膜材料的使用年限一般在7到15年。為了解決PVC膜材料的自潔性問題，通常在PVC涂層上再涂上PVDF（聚偏氟乙酸樹脂）稱為PVDF膜材料。另一種涂有Tio2（二氧化鈦）的PVC膜材料，具有極高的自潔性。

膜結構節(jié)點縫合節(jié)點是最古老的膜節(jié)點連接方法?？p合節(jié)點是最經(jīng)濟和最安全的膜節(jié)點。縫線類型、縫線列數(shù)和縫腳形式?jīng)Q定了縫合節(jié)點的類型?？p合節(jié)點一般用于不能采用焊接連接的膜材中，如棉織物或氟塑料織物或膜面荷載較小的膜結構中?？p合節(jié)點根據(jù)縫線類型的不同一般分為平縫、折縫、雙層折縫三種。焊接節(jié)點常用的焊接方法有熱汽焊、加熱單元焊和高頻焊三種。焊接節(jié)點的寬度可以根據(jù)實際應力情況予以調(diào)整，從而更有效和安全地傳遞荷載。焊接節(jié)點還具有