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题目:大跨度建筑结构形式与建
筑造型实例分析—膜结构
院(部): 建筑城规学院
专业: 建筑学
班级: 建筑112
姓名: 葛钰
学号: 2011051149
指导教师: 纪伟东
完成日期: 2013年11月24日
大跨度建筑通常是指跨度在30 m以上的建筑,我国现行钢结构规范则规定跨度60m以上结构为大跨度结构。其主要的结构形式包括拱结构、刚架结构、桁架结构、网格结构、折板结构、膜结构等,本文将主要对膜结构的结构形式与造型实例进行总结分析。
一、膜结构建筑的产生和发展
图1 水立方
膜结构是一种具有一定刚度的稳定曲面,能承受一定外荷载的空间结构形式。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、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。
膜结构建筑作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现,至今已有四十多年的历史,特别是到了七十年代以后,膜结构的应用得到了迅速发展。膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。
膜结构一改传统建筑材料而使用膜材,其重量只是传统建筑的三十分之一。而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现时所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡的可视空间。其造型自由轻巧、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。另外值得一提的是,在阳光的照射下,由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光,无强反差的着光面与阴影的区分,室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚,建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空,建筑物的体型显现出梦幻般的效果。这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览会场、购物中心等领域。
20 世纪 60 年代随着现代柔性建筑材料的发展,建筑师们从帐篷着一最古老的简单建筑结构出发,构造出了魔幻般的形式——膜结构(图1)。它可以构成单曲面,多曲面等不同建筑结构形式,满足了建筑师们对建筑与美学高度统一的要求。
柔性材料具有透光和防紫外线功能,在一些室外建筑和环境小品中得到广泛的应用。正是由于这一特征,夜间的灯光设计使膜结构具有鲜明的环境标志特征。
优美造型的膜材,不锈钢配件和紧固件加上设计轻巧合理,表面处理严格的钢结构支撑,塑造出形式美观,设计合理的膜结构,在当今世界范围内的建筑环境设计中占有举足轻重的地位。
二、膜结构构造及分类
膜结构所用膜材料(图2)由基布和涂层两部分组成。基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯(Teflon)。PVC材料的主要特点是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差,但价格便宜,容易加工制作,色彩丰富,抗折叠性能好。为改善其性能,可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层,提高其抗老化和自洁能力,其寿命可达到15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等性能好,但它价格较贵,不易折叠,对裁剪制作精度要求较高,寿命一般在30年以上,适用于永久建筑。
图2 膜结构材料
窗体顶端
1、膜材分类
A类:最好,以玻璃纤维织物为基材涂PTFE(永久膜材)而成;
B类:次之,以玻璃纤维织物为基材涂PVC而成;
C类:是三类中最次的,以聚酯(涤纶)织物为基材涂P