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北京航空航天大學(xué)充氣囊體活動(dòng)式試驗(yàn)支持系統(tǒng)工程(簡稱北航實(shí)驗(yàn)室)是較具代表性的氣承式膜結(jié)構(gòu),膜結(jié)構(gòu)建造時(shí)間為2010年,位于河北省秦皇島市昌黎漁島,北臨名旅游景點(diǎn)“世界滑沙中心”,是專為發(fā)展中國航空事業(yè)而修建的超大型飛行試驗(yàn)基地。建筑面積3300 m2,采用國產(chǎn)PVC膜材,看臺膜材展開面積(包括氣囊)為28000 m2。結(jié)構(gòu)體系由兩大部分組成:試驗(yàn)用主球體和通道。二者結(jié)構(gòu)體系相同,均為高壓氣囊和低壓氣承式組合充氣膜結(jié)構(gòu),其中高壓氣囊為直徑達(dá)1.5~3m的弧形圓柱曲面,內(nèi)壓高達(dá)到10kPa,為整個(gè)膜面提供骨架支撐作用;與傳統(tǒng)建筑方式相比,膜結(jié)構(gòu)建筑的施工周期至少可縮短一半,一般項(xiàng)目可在兩個(gè)月內(nèi)竣工,施工期間不影響其他工程的施工進(jìn)度。低壓氣承式充氣膜為一單層看臺膜面,內(nèi)壓僅為300Pa,起形成和維持膜面形態(tài),二者相互作用共同受外部荷載作用。
在1996~2005年的早期看臺膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用中,PVC膜材因?yàn)槠湎鄬Φ土膬r(jià)格和易于安裝的特點(diǎn)占了多數(shù),唯1的例外是外方公司Birdair,Inc.設(shè)計(jì)和施工的上海八萬人體育場。但是,早期PVC材料無論其自潔性能還是耐久性能均不盡人意,在應(yīng)用10年左右后,大部分PVC看臺膜結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)較差的表現(xiàn):膜面臟污、泛黃、破損等。相比較而言,上海八萬人體育場膜面給人的感覺都是隨使用期的延長約來越白、越來越整潔。所以,近十多年以來,業(yè)主和建筑師越來越青睞PTFE膜材。2001~2003年建設(shè)完成的南寧國際會(huì)議會(huì)展中心,建筑面積11萬m2。
PVC看臺 膜材料
PVC膜材料是在聚酯纖維編織的基布上涂抹PVC(聚乙烯)樹脂而形成的復(fù)合材料,PVC看臺膜材料的強(qiáng)度及防火性與PTFE相比具有一定差距,使用年限一般在7~15年。為解決PVC膜材料的自潔性問題,通常在PVC涂層上再涂抹PVDF(聚偏氟乙烯)形成PVDF 膜材料。上部由8片花瓣?duì)畹奈萆w組成,每片為呈網(wǎng)狀形的空間桁架結(jié)構(gòu),重約200t,8片屋蓋可由驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)開啟和關(guān)閉,開啟一次大約需要7min30s。
膜結(jié)構(gòu)的分類
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,膜結(jié)構(gòu)可分為3類:骨架式膜結(jié)構(gòu)、充氣式膜結(jié)構(gòu)和張拉式膜結(jié)構(gòu)。