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随着工业的发展与计算技术的进步,膜结构也从临时建筑迈入新的行列,并成为当代充满活力的一种新型大跨度空间结构体系。在许多国家举办奥运会、世博会的场馆建设中,膜结构以其绚丽 的色极和丰富的造型赢得了人们关注、认同。1995年建成的北京房山游泳馆(跨度33m,1100m2 )与鞍山农委游泳馆(跨度30m,1000m2 )是我国正式应用于工程的空气支承膜结构,标志我国开始启动膜结构的工程建设。1997年通过引进国外膜结构技术建成了上海八万人体育场看台挑棚后,又相继建成了青岛颐中体育场挑棚膜结构、杭州游泳馆、网球馆双层膜结构等二百余项膜结构工程,年增长率达20%以上 。目前膜结构除了用于体育馆、体育场 等体育设施之外,还广泛应用于商业、教育、交通运输设施等。由于膜结构新颖美观的造型和多变的色 彩,还可用于标识性建筑,例如城市与地方的标识、公园入口标识、展览会标识、行业与会议标识等。然而,目前膜结构在我国尚处于小范围的试验阶段,但随着我国经济实力的增强,新工艺、新材料、新设备的出现,膜结构建筑将成为我国21世纪空间结构的发展主流。
膜结构车棚的稳定依赖于膜内预应力的保持。预应力的水平影响膜在荷载作用下的变形。如果预应力太低,膜就会产生较大位移,在风作用下发生颤振。
因为膜材在荷载的持续作用下会产生松弛和徐变,所以在使用期间膜内预应力会发生变化。用于特定结构的膜材性能可以通过双轴试验来确定,并应用于预应力设计中。这些已在第7章“设计荷载”中给予了论述。处理材料在使用期内产生的松弛和徐变的处理方法有两种,其一是安装时施加一个较高的初始应力,其二是使用一段时间之后实施二次张拉。
负责结构设计的工程师必须预先给出施工完成后的预应力水平,以便在结构建成后进行核实。而且工程师也必须确定每隔多长时间用何种方法量测一次预应力水平。
预应力水平检测既可以通过推动膜材或者感觉扣带(非常小的结构)对侧向位移的抵抗力等简单方法得到,也可以通过张力计、测压元件或者几何测量的方式进行现场测试得到。
何时需要对结构实施二次张拉由维护设计确定的预应力水平决定。只有设计了可调节的部件(比如:索头的花篮螺栓、支承柱的伸缩杆等)才可能实现二次张拉。很多结构都被设计成在使用寿命内能够保持较小预应力。二次张拉常常不能实现。对于这种情况,双轴测试和膜材裁剪的长度补偿及加工制作中的容差控制都应该予以特别重视或采用特殊方法。
膜结构工程与传统建筑的区别有哪些:
一、更短的作业周期时间
1、膜结构工程项目中全部生产和生产制造依整体规划均可在加工厂内完成,在现场只开展设备工作。
2、对比中国传统建筑的作业周期时间,它真是要快一倍。
二、更强的经济收益
1、膜工程建筑平屋面净重仅为传统钢平屋面的1/30,这就减少了墙面和基础的工程造价。
2、膜结构与众不同的外观和城市夜景功效有显著的“工程建筑可识性”和商业服务效用,其价钱收益比高些。
三、更轻松的建筑物型体描绘
1、变化多端的支承构造和软性膜材使建筑物造型设计更加多元化,新奇美观大方,呈现构造之美,且色彩丰富。
2、更自由自在的建筑物型体和更丰富的工程建筑语言表达。
四、更低的能源耗损
1、膜材有较高的反射及较低的吸光低,并且导热性较低,这很大的程度上防止了光伏进到房间内。
2、膜材的透明性保证了适度的天然漫漫射光照明灯具房间内。
五、更高跨距的建造室内空间
1、由于重量轻,膜工程建筑可以不用內部支撑点面大跨距遮盖室内空间,这使我们可以列灵巧、更有设计构思地计划和应用建造室内空间。
由于膜结构独有的特点,造就了膜结构工程与传统建筑不同,膜结构工程在居所、化工厂、校园内等机构都是有十分普遍的应用。
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