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膜结构建筑
 

膜结构(Membrane Structures)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(如PTFE)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。

膜结构是一种全新的建筑结构形式,它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体,具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化,结合整体环境,建造出标志性的形象工程。

 

选择膜结构的理由

 

膜建筑是最倾向于直接从结构性能和建筑材料方面来寻求解决方案的一类建筑

 

膜结构屋顶是建筑外形与结构功能之间密不可分关系的最纯粹的外在表现

 

建筑外在的美感直接来自于其内部结构体系——“建筑学上的声喻法”

 

膜建筑是由时代孕育却又超前于时代的;总是使用最新的材料、应用最前沿的科技

 

膜建筑正面临着一个创造全新建筑表达方式的机遇

 

膜建筑彻底颠覆了一般意义上人们对建筑外形、建筑结构以及建筑材料的期望值

 

膜建筑完全有潜力实现建筑使用者的种种潜在预想并为某一设计师的作品体系提供统一的建筑理念

 

膜建筑所提供的不仅仅是一处遮身之所,更是几近完美的便于休闲和社交的环境

 

膜结构建筑本身就完全能够“树立”一种形象。膜结构建筑日间所呈现的外貌特征到了晚上却又别有一番风味。夜间的膜结构建筑以一种截然不同的方式焕发生机,有时甚至摇身一变好似成了投影和动画的光色调板

 

膜结构建筑总是能保持自己内在特有的“建筑语言”而不被历史、地理、周边建筑或社会环境的因素所影响,这确实是这一建筑类型最有趣同时也最富有价值的特点之一

 

它有利用最少的材料覆盖庞大面积的潜能,又能将自然光和新鲜空气吸纳到更广泛的空间中去,所有这些都为建筑设计师和结构工程师实现更多创新方案提供了可能

 
现代膜结构体系
 
充气式膜结构(Pneumatic Structure)
 
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。
       
张拉式膜结构(Tension Suspension Structure) 
 
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。
     
骨架式膜结构(Frame Supported Structure)  
以钢构或是集成材构成的屋顶骨架后,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,广泛适用于任何大,小规模的空间。
  
 
膜结构建筑特点
 
透光性 - 充满自然光的明快空间
 
白天,阳光透过膜面使建筑物内充满自然漫射光。夜晚,室内灯光透过膜面给夜空增添了梦幻般的夜景。当膜结构用于体育馆、娱乐设施时,可以实现全天候性的大空间,创造出室外的爽快和室内的舒适相结合的理想的商业空间。
 
防火性和耐久性 - 理想的建筑用膜材料
 
采用PTFE膜材料的膜结构建筑具有耐热性、耐气候性、耐药物性、高强度、防火等特性,而且不易老化,经过长期使用仍能保持其最初时的强度。
 
自洁性 - 自始至终保持洁白美丽
 
PTFE膜材料的表面涂层采用的是聚四氟乙烯树脂,这与我们日常生活中使用的不粘锅表面的涂层一样,其最大特长就是具有极高的非粘着性,在我们日常使用不沾锅时就可以体会到这一特性。PTFE膜材料的表面不仅不易附着脏物及灰尘,而且其表面的灰尘会被雨水自然地冲洗干净,所以经过长年使用仍然保持外观的洁净及室内的美观。
 
大跨度 - 无柱大空间
 
膜结构建筑中所使用的膜材料很轻,每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜结构可以从根本上克服传统结构在无柱大跨度建筑上所遇到的困难,可以创造出巨大的无柱大空间。
 
在多雪地区,避免建筑物遭受大雪灾害的维护管理需要一定的人力和财力,尽可能的降低其费用成为技术人员的课题。膜结构建筑的膜面屋顶和其他屋顶材料相比不易积雪,只要有比较小的倾斜角度积雪就会自动滑落。而且,由于PTFE膜材料的热传导率较小,如果采用融雪设备可以进行细致的融雪操作,充分发挥加热装置的效果,屋顶坡度可以更小。
  
舒畅空间 - 自由的造型
 
多用途膜结构建筑21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式,其打破了以往建筑形态的模式,以其独特新颖、丰富多彩的造型、优美的曲线,成为城市的象征性建筑。
 
轻量结构 - 抗灾、救灾威力大
 
膜材料与其他建筑材料相比要轻的多,屋顶采用了膜材料的建筑物,具有极强的抗震性及良好的安全性。而且,在发生灾害时,采用了膜结构的多功能设施及体育馆,其无柱而明亮的大空间,可以用来作为临时的避难场所、急救中心、抗灾指挥部等。因此,在危急之时,膜结构建筑可以保护人们的安全。
 
 
膜结构相较于传统式架构之优点
 
结构轻巧性
 
膜结构之重量远低于传统式架构(约为1/30),并能大幅减少支撑及基础之构件。
 
造型多样性
 
柔性材料、自由空间曲面、不重复、多变化。
 
景观效应性
 
新颖别致的膜建筑造型既突显个性与华丽,又能适时适地融合周边景致,相得益彰。夜间通过灯光调控,成为一道亮丽风景线。
 
结构耐久性
 
常用膜材抗拉强度达到3000--6000N/5CM,已接近或达到钢材的抗拉强度。预应力加工工艺使其徐变效应小,经久耐用。
 
结构经济性
 
膜与钢结构在工厂完成,现场作业少,可缩短工期70-80%节约施工经费。
 
透光性及高热辐射性

对日照的高反射、低吸收的特性,使得室内空调之耗量减少。其半透明的特性使光源能均匀扩散分布,能减低对照明之耗电量并能营造舒适之室内空间。
 
构建时间缩短
 
由于膜材之加工(裁切、熔接等步骤)已事先于工厂内完成,现场的组装交由熟练之工作人员,较传统式建筑简易之程序使得构建时间大幅缩短。
 
 
膜结构的应用领域
 
文化设施--展览中心、剧场、会议厅、博物馆、植物园、水族馆等
 
体育设施--体育场、体育馆、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等
 
商业设施--商场、购物中心、酒店、餐厅、商店门头(挑檐)、商业街等
 
交通设施--机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等
 
工业设施--工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等
 
景观设施--建筑入口、景观性小品、公园小品、房地产、步行街、音乐广场、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐
               场、停车场等
 
标示性建筑--城市与地方标志、入口标识、展览会标志等
 
室内膜建筑--室内造型、装修装饰、大厅、入口等
 

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