大跨度空间结构-膜结构论文.docVIP

目 录 摘要 …………………………………………………………… （2） 一．膜结构特点 ………………………………………………… （3） 二．膜结构种类及发展历史 …………………………………… （5） 三．膜材的分类 ………………………………………………… （8） 四．膜结构的设计 ……………………………………………… （9） 五．中国膜结构发展前景和方向 ……………………………… （10） 六．参考文献 ………………………………………………… （12） 摘 要 大跨度空间结构是指横向跨越米以上空间的各类结构形式的建筑膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料 PVC或Teflon 及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。造型非常优美灵活适合覆盖大跨度空间1．轻质张力结构自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，但却具有良好的稳定性。2．较高的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。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。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3．良好的柔性张拉膜结构不是刚性的，其在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4．造型优美且适用于大型无柱空间 由于膜为织物材料自重较轻，且拥有较好的韧性，所以可塑性很大，多变的支撑结构和柔性膜材使建筑物造型更加多样化，新颖美观，同时体现结构之美，且色彩丰富，可创造更自由的建筑形体和更丰富的建筑语言。5．安全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。膜结构发生撕裂时，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。膜工程中所有加工和制作依设计均可在工厂内完成，在现场只进行安装作业。相比传统建筑的施工周期，它几乎要快一倍 耐久性差。 的张力状态下容易发生蠕变，预应力损失，膜面发生褶皱，导致整体结构的承载力下降，无法保持原有的形状，另外，长期风、雪等动荷载作用下，轻质膜材容易发生振动，结构的稳定性将受到影响现在的膜结构的使用年限非常短，一般只可使用10到25年左右膜材褪色高度的紫外线照射会引起膜材的褪色。在紫外线照射较强的区域膜材不应采用鲜艳的色彩充气式膜结构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。界上第一座充气膜结构建成于1946年，设计者为美国的沃尔特·勃德。1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议，无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。随后各式各样的充气膜结构建筑出现在1970年大阪世界博览会上。 图1 东京巨蛋（东京棒球馆） 图2 国家游泳馆（2008） 2.张拉式膜结构以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安 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，且具丰 富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。张拉形式膜结构的先行者是德国的奥托，他在1955年设计的张拉膜结构跨度在25m左右，用于联合公园多功能展厅。由于张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力，以抵抗外部荷载的作用，因此在一定初始条件（边界条件和应力条件）下，其初始形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的摸材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题，都需要有计算来确定，所以张拉膜结构的发展离不开计算机技术的进步和新算法的提出 因此计算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了广阔的前景而特氟隆摸材料的研制成功也极大地推动了张拉膜结构的应用。、美国新丹佛国际机场’（图4）等。 图3 丹佛国际机场 图4 上海八万人体育场（1997） 3. 骨架式膜结构骨架式膜结构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