膜結(jié)構(gòu)
層,使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國(guó)風(fēng)行,許多學(xué)者對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。20年后跟蹤檢測(cè)結(jié)果表明,這種膜材的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)只下降了20%~30%,顏色也幾乎沒變,膜的表層光滑,具有彈性,大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)微粒極難附著與滲透,經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性,這足以顯示出PTFE膜材的強(qiáng)大生命力和廣闊的市場(chǎng)前景。 目前國(guó)外對(duì)這種膜材的開發(fā)和應(yīng)用比較成熟,生產(chǎn)廠家也很多,如德國(guó)Mehler公司、Verseidag公司,日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會(huì)社、美國(guó)Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。
優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性,而且機(jī)械強(qiáng)度高,加工性能好。近年來,ETFE膜材的應(yīng)用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。這種膜材透光性特別好,號(hào)稱“軟玻璃”,質(zhì)量輕,只有同等大小玻璃的1%;韌性好、抗拉強(qiáng)度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng),熔融溫度高達(dá)200℃;可有效的利用自然光,節(jié)約能源;良好的聲學(xué)性能。自清潔功能使表面不易沾污,且雨水沖刷即可帶走沾污的少量污物,清潔周期大約為5年。另外,ETFE膜可在現(xiàn)成預(yù)制成薄膜氣泡,方便施工和維修。ETFE也有不足,如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣,維護(hù)費(fèi)用高等,但是隨著大型體育館、游客場(chǎng)所、候機(jī)大廳等的建設(shè),ETFE更突顯自己的優(yōu)勢(shì)。目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少,只有ASAHIGLASS(AGC)、日本旭硝子、德國(guó)科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材,這種膜材的研發(fā)和應(yīng)用在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也不過十幾年的歷史。年上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)等國(guó)際盛會(huì)的舉辦,為我國(guó)膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。尤其在膜材方面,我國(guó)起步晚,技術(shù)水平低,大部分膜材還主要依靠進(jìn)口。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場(chǎng)的主流,應(yīng)用比較廣泛。我國(guó)已有PTFE膜材的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),性能也基本達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的要求。很多公司、科研單位以及高校都在進(jìn)行PVC表面涂層材料的研究,如PVDF、納米TiO2表涂劑等的研究已初見成效,另外在表面防污自潔處理方面的研究如仿生荷葉構(gòu)筑微粗糙表面也開始起步。在引進(jìn)世界一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的同時(shí),加緊消化吸收并改進(jìn)創(chuàng)新,盡快開發(fā)適合我國(guó)市場(chǎng)需求的膜材表面處理技術(shù),對(duì)提升我國(guó)整個(gè)產(chǎn)業(yè)用紡織品產(chǎn)品檔次和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都具有重要意義。
開闊和諧。夜晚,建筑物內(nèi)的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空,建筑物的體型顯現(xiàn)出夢(mèng)幻般的效果。張拉膜結(jié)構(gòu)特別適合用來建造城市標(biāo)志性建筑的屋頂,如體育與娛樂性場(chǎng)館,需有廣告效應(yīng)的商場(chǎng)、餐廳等。城市的交通樞紐是城市命脈的關(guān)鍵性建筑,使用功能要求建筑物各組成單元的標(biāo)志明確。因而近來年,這類建筑越來越多采用膜結(jié)構(gòu)。建筑膜材料的使用壽命為 25 年以上。在使用期間,在雪或風(fēng)荷載作用下均能保持材料的力學(xué)形態(tài)穩(wěn)定不變。建成于 1973 年的美國(guó)加州 La Verne 大學(xué)的學(xué)生活動(dòng)中心是已有 23 年歷史的張拉膜結(jié)構(gòu)建筑.跟蹤測(cè)試與材料的加載與加速 氣候變化的試驗(yàn),證明它的膜材料的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)下降了 20 %至 30 %,但仍可正常使用。膜的表層光滑,具有彈性,大氣中的灰塵、化學(xué)物質(zhì)的微粒極難附著與滲透,經(jīng)雨水的沖刷建筑膜可恢復(fù)其原有的清潔面層與透光性。張拉式膜結(jié)構(gòu) 張拉整體結(jié)構(gòu)( Tensegrity )是由一組連續(xù)的拉桿和連續(xù)的或不連續(xù)的壓桿組合而成的自應(yīng)力、自支撐的狀桿系結(jié)構(gòu),其中“不連續(xù)的壓桿”的含義是壓桿的端部互不接觸,即一個(gè)節(jié)點(diǎn)上只連接一個(gè)壓桿。 Tensegrity 是美國(guó)建師 R.B.Fuller 首先提出的一種結(jié)構(gòu)思想,他認(rèn)為宇宙的運(yùn)行就是按照張拉整體的原理進(jìn)行的,即萬有引力是一個(gè)平衡的張網(wǎng),各個(gè)星球是這個(gè)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè) 孤立點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)體系中的索網(wǎng)就相當(dāng)于宇宙中的萬有引力,獨(dú)立的受壓桿件 相當(dāng)于宇宙中的星球 20 世紀(jì) 60 年代隨著現(xiàn)代柔性建筑材料的發(fā)展,建筑師們從帳篷著一最古老的簡(jiǎn)單建筑 結(jié)構(gòu)出發(fā),構(gòu)造出了魔般的形式——膜結(jié)構(gòu)。它可以構(gòu)成單曲面,多曲面等不同建筑結(jié)構(gòu)形式,滿足了建筑師們對(duì)建筑與美學(xué)高度統(tǒng)一的要求。 柔性材料具有透光和防紫外線功能,在一些室外建筑和環(huán)境小品中得到廣泛的應(yīng)用。正是由于這一特征,夜間的燈光設(shè)計(jì)使膜結(jié)構(gòu)具有鮮明的環(huán)境標(biāo)志特征。 優(yōu)美造型的膜材,不銹鋼配件和緊固件加上設(shè)計(jì)輕巧合理,表面處理嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)支撐,塑造出形式美觀,設(shè)計(jì)合理的膜結(jié)構(gòu),在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。
基材,在其基材兩面以樹脂為涂層材所加工固定而成的材料,中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維,而作為涂層材使用的樹脂有聚氯乙烯樹脂(PVC),硅酮(silicon)及聚四氟乙烯樹脂(PTFE),在力學(xué)上織物基材及涂層材分別具有影響下列的功能性質(zhì)。 織物基材——抗拉強(qiáng)度,抗撕裂強(qiáng)度,耐熱性,耐久性,防火性。涂 層 材——耐候性,防污性,加工性,耐水性,耐品,透光性。上還要依靠國(guó)外,但預(yù)計(jì)會(huì)有更多的工程依靠自己的力量來完成。 在過去十年中,中國(guó)的許多城市都在籌劃建設(shè)新的體育設(shè)施。由于其重量很輕的優(yōu)點(diǎn), 膜結(jié)構(gòu)往往被采用。體育建筑可以說是 膜結(jié)構(gòu)在中國(guó)應(yīng)用的突破口。1997年之前,只建造了少量的小型與中型的 膜結(jié)構(gòu),同年在上海舉行的第七屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì), 膜結(jié)構(gòu)被用在主體育場(chǎng)的看臺(tái)挑篷,總面積達(dá)36100m2。這是中國(guó)第一次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上,具有深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)時(shí)涂PTFE的玻璃纖維膜材和工程安裝還借助于國(guó)外的力量。在上海體育場(chǎng)成功的建成后,雖然它的價(jià)格仍高于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu),又出現(xiàn)了一些膜結(jié)構(gòu)屋頂?shù)捏w育場(chǎng)。 頤中體育場(chǎng)坐落在山東省的濱海城市青島,這是中國(guó)第一個(gè)靠自己力量設(shè)計(jì)與施工的大型膜結(jié)構(gòu)體育場(chǎng),外包尺寸為266m×180m,可容納6萬觀眾。懸挑40m的屋蓋是一個(gè)包括膜、索和鋼支承結(jié)構(gòu)的典型張拉體系,整個(gè)屋蓋由70個(gè)錐形索膜單元組成,總面積為30000m2。 環(huán)顧整個(gè)中國(guó)大地,新的體育中心正在一個(gè)接一個(gè)的規(guī)劃, 膜結(jié)構(gòu)成為覆蓋主體育場(chǎng)的優(yōu)選,估計(jì)已有十多個(gè)體育場(chǎng)采用。在大城市中有上海(虹口區(qū)足球場(chǎng))、武漢、鄭州和廣州,在中小城市有煙臺(tái)、威海和蕪湖。另一個(gè)適宜采用 膜結(jié)構(gòu)的對(duì)象是室內(nèi)體育館,在中國(guó)還剛開始。在華北的秦皇島體育館是第一個(gè)采用雙層膜的工程,其平面呈橢圓形,長(zhǎng)短軸各為112m與98m。最近的一個(gè)實(shí)例是成都的水上樂園。這個(gè)有20000m2的大型建筑用來作為死海漂浮運(yùn)動(dòng)。一系列拱形鋼桁架跨越115m,上覆以PVC聚酯織物。
建筑空間,提供防風(fēng)雨,防日曬等人工環(huán)境,并有較好的標(biāo)識(shí)招攬效果,因此是步行街改造和新建的絕佳選擇?!?.停車場(chǎng) 隨著都市現(xiàn)代化步伐的加快,汽車成為任何一個(gè)都市不可缺少的交通工具。我國(guó)由于汽車工業(yè)高速發(fā)展,城市的汽車擁有量成倍上升,但城市建設(shè)規(guī)劃沒能盡快適應(yīng)這一發(fā)展的要求,常常是車無停放之地。所以在建設(shè)群規(guī)劃時(shí)就應(yīng)充分考慮停車場(chǎng)的問題,把停車場(chǎng)的建設(shè)和規(guī)劃當(dāng)成現(xiàn)代城市建設(shè)規(guī)劃的重要組成部分,變得越來越重要。同樣,膜結(jié)構(gòu)在停車場(chǎng)建設(shè)中也擔(dān)當(dāng)重要角色。 生活在現(xiàn)代都市的人們已經(jīng)從過去以謀生為目的的社會(huì)行為走上了以樂生為目的的新臺(tái)階,在精神上追求健康向上,愉快和富有人性的文化環(huán)境?,F(xiàn)代建筑環(huán)境是現(xiàn)代城市,現(xiàn)代文化與社會(huì),現(xiàn)代人的生活和觀念的綜合表象。在展現(xiàn)人的個(gè)性化,自?shī)市院投嘣原h(huán)境空間方面,膜結(jié)構(gòu)以其獨(dú)具魅力的建筑形式,必將會(huì)在環(huán)境建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計(jì)出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動(dòng)的空間形式。在一天內(nèi)隨著光線的變化,雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時(shí),低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч?,太?yáng)位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性,經(jīng)過設(shè)計(jì)的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。
5、 安全性:按照現(xiàn)有的各國(guó)規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。
由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕,即使發(fā)生意外坍塌,其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時(shí),若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌,其危險(xiǎn)性會(huì)更小。
膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。當(dāng)然,結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作,以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。
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