膜结构在建筑中的运用

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1、膜结构建筑及其造型分析摘要：膜结构是一种优良的结构形式，在世界各地受到广泛应用。从结构上可以分为：骨架式膜结构，张拉式膜结构，充气式膜结构3种形式。膜结构还拥冇轻质、透光性、柔性、雕塑感、安全性、功能性、极貝表现力等特性，有广阔的应用前景。关键词：膜结构；分类；特性；发展方向正文：亠勺.、•一、刖吞膜结构是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。其造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。二、

2、膜结构建筑形式的分类从结构上分可分为：骨架式膜结构，张拉式膜结构，充气式膜结构3种形式。（一）骨架式膜结构（FrameSupportedStructure）以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适用于任何大，小规模的空间。（二）张拉式膜结构（TensionSuspensionStectuTe）以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材屮导入张力以达安定的形式。除了可实践具创意，创新且美观的造型外，也是最能展现膜结构

3、精神的构造形式.近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求］高，结构性能强，11具丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。（三）充气式膜结构（PneumaticStructure）充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压力差，以抵抗外力，因利用气压来支撑，及钢索作为辅助材，无需任何梁，柱支撑，可得更大的空间，施工快捷，经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运行及机器维护费用的成本上较高。三、结构的特性膜结构

4、作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。恰由于此，用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。（一）轻质：张力结构门重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具冇良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。（二）透光性：透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些耍求光照多冃亮度高的商业建筑等尤为重要。

5、通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑。膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%〜20%之间，冇的膜材的光谱透射比口J以达到40%,而冇的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色來调节。通过膜材和透光保温材料的适当组合，可以使含保温层的多层膜具有透光性。即使光谱透射只有几个百分点，膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的，具有轻型屋面的观感。（三）柔性：张拉膜结构不是刚性的，其在

6、风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。张拉结构的灵活性使其可以产生很人的位移而不发生永久性变形。膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应。适应门然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韧性极佳，不会因折叠而产生脆裂或是破损，这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。（四）雕塑感：张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到口平衡。负高斯膜而高低起伏具冇

7、的平衡感使体型较大的结构看上去像摆脱了重力的束缚般轻盈地飘浮于天地之间。无论室张拉膜结构可使建筑师设计出各种张力自平衡、复杂H生动的空间形式。在一天内随着光线的变化，雕蜩般的膜结构通过光与影而呈现出不同的形态。口出和口落时，低入射角度的光线将突现屋顶的曲率和浮雕效杲，太阳位丁•远地点时，膜结构的流线型边界在地面上投入弯弯曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，经过设计的人工灯光也可使膜结构成为光的雕塑。（五）安全性：按照现冇的各国规范和指南设计的的轻型张拉膜结构具冇足够的安全性。轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳

8、定性。由于轻型结构自重较轻，即使发生意外坍塌，其危险性也较传统建筑结构小。膜结构发牛撕裂时，若结构布置能保证桅杆、梁等刚性支承构件不发生坍塌，其危险性会更小。膜结构的柔性使其在任一荷载作用下均以最冇利的形态承载。当然，结构的布置和形状要根据荷载情况來进行设计和调整。设计要确何膜面与其辅助结构协调工作，以避免力在膜而或