膜結(jié)構(gòu)工程實(shí)例

2008年竣工的北京奧運(yùn)會場館“鳥巢”和“水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國內(nèi)很大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進(jìn)口產(chǎn)品。PTFE、PVC和表面改性的PVC、ETFE等膜材是市場的主流，應(yīng)用比較廣泛?！傍B巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達(dá)到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的。“水立方”采用雙層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個(gè)“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對遮光度和透光性進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的保溫隔熱、消除回聲，為運(yùn)動員和觀眾提供溫馨，安逸的環(huán)境。

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膜結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)

膜結(jié)構(gòu)建筑是用輕質(zhì)高強(qiáng)度柔性薄膜材料與支撐體系相結(jié)合形成的具有一定剛度的穩(wěn)定曲面、可承受一定荷載、能夠覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)形式。由于充分發(fā)揮了材料抗拉強(qiáng)度高的特性,使得膜結(jié)構(gòu)建筑具有以下優(yōu)點(diǎn):

1.1 跨度大

據(jù)有關(guān)資料推測,跨度越大的建筑,采用膜結(jié)構(gòu)越能體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性。目前充氣結(jié)構(gòu)建筑的無內(nèi)柱空間路度可做到200m以上。

1.2 結(jié)構(gòu)重量輕

膜材本身質(zhì)輕,支承膜材的鋼桿、鋼架與鋼索比相應(yīng)的鋼筋混凝土也減輕不少重量。1970年日本大阪世界博覽會中的美國館,屋面重量每平方米僅1122kg。

膜結(jié)構(gòu)建筑常用結(jié)構(gòu)型式：張拉膜結(jié)構(gòu)

張拉膜結(jié)構(gòu)是通過邊界條件給膜材施加一定的預(yù)張應(yīng)力,膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)以抵抗外部荷載的作用,因此在一定的初始條件下,其形狀的確定、在外荷載作用下膜中應(yīng)力分布與變形以及怎樣用二維的膜材料來模擬三維的空間曲面等一系列復(fù)雜的問題,都需通過計(jì)算確定,張拉膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和新算法的提出。此后持久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風(fēng)行，許多學(xué)者對膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。

膜結(jié)構(gòu)建筑常用結(jié)構(gòu)型式：充氣膜結(jié)構(gòu)

氣承式膜結(jié)構(gòu)依靠曲面內(nèi)外氣壓差來維持膜曲面的形狀?？臻g上的離散化是將結(jié)構(gòu)體系離散為單元和結(jié)點(diǎn)，并假定其質(zhì)量集中于結(jié)點(diǎn)上。 氣承式膜結(jié)構(gòu)是在由膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成的室內(nèi)充入空氣,保持使室內(nèi)的空氣壓力始終大于室外的空氣壓力,由此使膜材料處于張力狀態(tài)來抵抗負(fù)載荷及外力的構(gòu)造形式。充氣膜結(jié)構(gòu)分為單層結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu),單層結(jié)構(gòu)如同肥皂泡,單層膜的內(nèi)壓大于外壓。此結(jié)構(gòu)具有大空間,重量輕,建造簡單的特點(diǎn)。但需要不斷輸入超壓氣體及需日常維護(hù)管理。雙層結(jié)構(gòu)是雙層膜之間充入氣體,和單層相比可以充入高壓空氣,形成具有一定剛性的結(jié)構(gòu),而且進(jìn)出口可以敞開。