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Characteristics of cable-membrane structures

Date: 2022-03-23 Author: 科琦气膜

  索膜结构作为一种建筑体系,其特点主要取决于其独特的形状和膜材料本身的性能。正因为如此,膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。

  ⒈ 重量轻:受拉结构自重小的原因是,它取决于预应力的形式,而不是维持结构稳定性的材料。因此,它的重量比传统建筑结构小得多,但稳定性好。建筑师可以利用其轻型和大跨度的特点来设计和组织结构细节,并将其轻型和稳定的结构特点有机地统一起来。

  2.透光率:透光率是现代膜结构最广泛认可的特征之一。建筑材料的透光性对于建筑节能非常重要。对于一些需要更多光线和高亮度的商业建筑来说,这一点尤为重要。通过对自然光和人工光的综合利用,膜材料的透光性可以为建筑设计提供更大的审美创造空间。在夜间,半透明将膜结构变成一个光的雕塑。

  膜材料的透光率由其基纤维、涂层和颜色决定。

  标准膜材料的光谱透过率在10%~20%之间。一些膜材料的光谱透射率可以达到40%,而另一些膜材料是不透明的。薄膜材料的透光率和光色的选择可以通过涂层或表面层的颜色进行调整。

  保温材料与多层保温材料的组合可以使保温材料具有适当的透光率。即使光谱透射率只有几个百分点,膜室对人眼来说仍然是明亮透明的,有着光屋顶的外观。

  3.柔性:张拉膜结构不是刚性的,

  在风荷载或雪荷载作用下会发生变形。膜结构通过变形来适应外部荷载。在这个过程中,膜表面在荷载作用方向上的曲率半径将减小,直到它能够更有效地抵抗荷载。

  张拉结构的灵活性使其能够在不产生永久变形的情况下产生大位移。膜材料的弹性特性和预应力水平决定了膜结构的变形和响应。适应大自然灵活多变的特点,可以激发人们的建筑设计灵感。

  不同膜材料的柔韧性程序也不同。

  一些膜材料具有极好的柔韧性,不会因折叠而产生脆化或损坏。这些材料是有效实现可移动和可展开结构的基础和前提。

  4.雕塑感:张拉膜结构独特的曲面造型使其具有强烈的雕塑感。膜表面通过张力实现自我平衡。负高斯膜的起伏有一种平衡感,这使得更大的结构看起来像漂浮在天地之间,没有重力的束缚。无论是室内还是室外,这种雕塑感都令人兴奋。

  张拉膜结构使建筑师能够设计各种张力自平衡,

  复杂而生动的空间形式。一天之内,随着光线的变化,雕塑膜结构通过光线和阴影呈现出不同的形式。在日出和日落时,低入射角的光线将突出屋顶的曲率和浮雕效果。当太阳位于远地点时,薄膜结构的流线型边界在地面上投射出一个弯曲的阴影。利用膜材料的透光和反射,设计的人工光也可以使膜结构成为光雕塑。

  5.安全性:根据现行国家规范和指南设计的轻型张力膜结构具有足够的安全性。

  轻型结构在地震等水平荷载作用下能保持良好的稳定性。

  由于轻型结构重量轻,即使发生意外倒塌,其风险也比传统建筑结构小。当膜结构被撕裂时,如果结构布置能够确保桅杆和横梁等刚性支撑构件不会倒塌,其风险将更小。

  膜结构的柔性使其在任何载荷下都能承受最有利的形状。当然,结构的布局和形状应该根据荷载进行设计和调整。设计应确保膜表面与其辅助结构协调工作,

  从而避免力集中在膜表面或辅助结构上,达到结构损伤的临界值。

  ⒍ 功能:张拉膜结构由于自身的特点,可以满足从简单的遮阳结构到功能复杂的大型建筑等多种不同的建筑功能要求,最适合某些功能要求。

  ⒎ 极具表现力的建筑形式:具有特定功能的建筑可以通过意图来表达,

  张拉膜结构的独特形状反映了建筑本身的自然美。

  这些建筑形式,连同它们协调的传统建筑,

  构成地面上有趣的地标建筑。优秀的膜结构设计是结构和形状的有机结合,这使其更加出色。同时,它与自然环境、历史和现代城市景观有机结合。光结构可以看作是一个大型雕塑,它可以为周围的空间增添活力,成为周围环境的补充和焦点。

  8.抵御天气影响:薄膜屋顶的一个重要作用是抵御各种天气变化(如阳光、雨水、风和雪)对其内部空间的影响,并保持建筑内部的舒适性。

  在选择膜表面的形状和材料时,应考虑所有可能的天气条件,并尽可能使用被动方法,如建筑物本身,以降低能耗。多孔膜材料可用作屏蔽结构。它可以控制光线的透射和反射,使房间有散射光,促进自然通风,使屋顶温度与周围环境一致,避免向下热辐射。

  为了抵御风雪,膜表面的形状应使排水顺畅方便,以避免其上积聚水袋或雪。

  在预应力前的安装和成型阶段,张拉膜结构对这些荷载非常敏感。为了排水,膜材料和接缝必须密封防水,膜边缘还必须设计特殊细节,以防止雨水进入房间。

  ⒐ 流动性和临时性:与其他结构相比,另一个突出的优点是,轻型结构对环境的影响可以调和。此外,它还有两个重要特征,即灵活性和灵活性。

  该结构可以在不同的位置反复拆除和建造,是张拉膜结构的可移动结构。

  它结合了游牧和定居建筑。膜材料的柔软特性使其便于运输,易于快速建造,闲置时占用空间非常小。这种特性使得膜结构非常适合临时移动建筑,尤其是在发生突发灾害或紧急情况时,需要在短时间内为大量人员提供庇护所。

  另一方面,可移动膜结构不仅具有与永久性建筑相当的舒适性,而且在建筑行业引入了一个新概念,

  那就是把房屋所有权和土地所有权分开。建筑物不再是固定的,

  但是可以移动。这种移动性和可重用性对于加快现代城市的发展和某些特定领域建筑功能的转变具有重要意义。

  ⒑ 可展开性和适应性:可展开结构可视为一个人工自适应系统。像许多自然生物一样,它可以根据需要改变形状。它们的空间布局和对天气变化的反应是灵活和适应性的。通过控制自然光和内部温度充电可以达到主动节能的目的。可展开结构可以打开或关闭,其灵活性允许它改变空间的属性。

 

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