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看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)為單層網(wǎng)殼體結(jié)構(gòu),網(wǎng)殼縱橫向均由工字形鋼焊接而成,網(wǎng)殼平面呈不規(guī)則多邊長(zhǎng)方形,長(zhǎng)向約110m,短向約60m,整個(gè)網(wǎng)殼由5根Y形支撐鋼柱與7根鋼柱支撐于二層或三層屋面上。網(wǎng)殼上面沿短向用φ60鋼管或12mm厚鋼板焊成支撐膜或連接膜用的二次鋼結(jié)構(gòu),膜面直接覆蓋在二次鋼結(jié)構(gòu)桿件上,以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體作為看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)支承體系,膜通過二次鋼結(jié)構(gòu)連接于主體鋼結(jié)構(gòu)上,為典型網(wǎng)架骨架式索膜結(jié)構(gòu)體系。整個(gè)膜面有7個(gè)結(jié)構(gòu)單元,各個(gè)單元單獨(dú)受力、自成體系。其運(yùn)用范圍不僅限于體育或展覽建筑,還向房屋及景觀建筑等各個(gè)方面擴(kuò)展。
看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建造起止時(shí)間為2010~2012年,建筑面積37000 m2,PTFE PVC膜材展開面積8150 m2。屋面支承結(jié)構(gòu)體系為索穹頂,平面投影為圓形,直徑71.2m,采用Geiger型索穹頂。外環(huán)為鋼結(jié)構(gòu)周邊鋼桁架,放涉狀的脊索從中心鋼環(huán)拉向周邊桁架的高點(diǎn),將穹頂劃分為20個(gè)單元。在每?jī)傻兰顾髦虚g設(shè)置一道谷索,谷索靠近環(huán)梁處增設(shè)兩道分叉索。從而將看臺(tái)膜單元分隔成兩個(gè)區(qū)域:由脊索、谷索、分叉索、內(nèi)環(huán)組成的梯形區(qū)域,采用PTFE外膜;由分叉索,后谷索、環(huán)梁組成外三角區(qū)域,采用ETFE膜材。相信隨著工程應(yīng)用的增多和技術(shù)的積累和發(fā)展,我國(guó)國(guó)產(chǎn)膜材質(zhì)量會(huì)很快趕上發(fā)達(dá)國(guó)家膜材。
在1996~2005年的早期看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用中,PVC膜材因?yàn)槠湎鄬?duì)低廉的價(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(chǎng)。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(tái)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(chǎng)膜面給人的感覺都是隨使用期的延長(zhǎng)約來越白、越來越整潔。游泳館屋面投影面積約15000m2,呈類筒殼形,長(zhǎng)210m,寬88。所以,近十多年以來,業(yè)主和建筑師越來越青睞PTFE膜材。
工期短??磁_(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑工程中的所有加工和制作均在工廠內(nèi)完成,可減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間,避免出現(xiàn)施工交叉。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。跨度大。看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)建筑中使用的膜材料很輕,每平方米的重量只有1公斤左右,因此膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在大跨度(無支撐)建筑上實(shí)施所遇到的困難,并能創(chuàng)造開闊的無遮擋可視空間,有效增加空間使用面積。針對(duì)這一工程,同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了包括結(jié)構(gòu)體系、材料、節(jié)點(diǎn)、連接件等系列的理論和試驗(yàn)研究,確保了工程的順利建設(shè)和安全運(yùn)行。目前膜結(jié)構(gòu)建筑的很大跨度已超過200米。