膜結構以簡潔藝術的造型、高強度的
膜材料而成為21世紀更具代表性的建筑形式,大跨度建筑中的“引領者”。膜結構的應用需要嚴格合理的分析,如造型分析、負載分析、現場施工分析等,經過分析后才能呈現獨有的
膜結構建筑,以優(yōu)美的造型,簡潔、剛與柔、力與美得完美融合,呈現給人們眼前一亮的感覺。今天小編給大家分析一下膜結構的造型確定設計,它到底是如何做到讓人耳目一新的呢?
“找形”是膜結構在造型確定問題上的專業(yè)名詞,也可稱為初始狀態(tài)的確定。由于膜結構的各個良好特性,讓膜結構的造型變的多種多樣,從基本的造型構成來,張拉式膜結構可分為由鞍形、帽頂形、拱支形和脊谷形四大基本形態(tài)演化而來。深層次的分析這四種基本造型,就能了解所有膜結構的受力及特點,就可以輕易的確定合理的造型了。
1、鞍形 鞍形的膜結構形狀特點非常明顯,由四個不共面的角點和連接角點的邊緣構件圍合而成,一般為兩兩對角高和低。鞍形膜結構的邊緣構件可以是混凝土梁或空間鋼桁架,即形成所謂的剛性邊界;也可以采用邊索,通過對其施加較大的預張力形成柔性邊界。鞍形膜結構的f/L(矢跨比)為1/8 ~ 1/12之間。通常鞍形膜結構用于景觀類建筑。備注: 矢跨比:控制鞍形曲面形狀的重要參數。矢跨比越大,膜面曲率越大,結構剛度就越好。
上海八萬人體育場膜結構罩棚就是典型的鞍形
2、帽頂形(傘形) 帽頂形膜結構又成傘形,是更常見的膜結構造型之一。特點為①高點支撐設計②高點應力釋放。膜單元的周邊相對位置較低,多固定在剛性邊梁或柔性邊索上;在膜單元的中部設有一個或多個高點,多通過獨立柱、飛柱或懸掛環(huán)的支承來實現。為了避免在高點附近的膜材內部應力過大,當膜單元跨度較大時,可在高點和邊界支承點之間設置脊索,以改變結構內部的傳力路徑,避免膜材出現應力集中。以剛度更大,應力分布更均勻及支反力更小為優(yōu)化目標,以高跨比、索膜預張力密度比等無量綱量為優(yōu)化變量,并采用多目標遺傳算法求解,為帽頂形膜結構的造型設計提供了具體、明確的依據。
可汗之蓬是帽頂型膜結構的典型代表
3、拱支形 拱支形膜結構的設計分為供的設計、索網設計。拱的設計:拱的主要受力構件,為膜材提供了連續(xù)的支撐點。索網設計:通常在拱與邊緣構件之間布有索網,對膜拱支式膜結構多用于封閉式建筑中加強。拱支式膜結構多用于封閉式建筑中,如白龍穹頂,M&G研究實驗室。
采用拱支形膜結構穹頂的商場廊道
4、脊谷形 脊谷形膜結構的設計分為跨中設計、邊跨設計。在跨中設計中需要注意的是
排水問題。邊跨設計為在兩高點之間布置相互平行的脊索、在兩低點之間布置谷索,高低相間,曲面呈波浪形。當結構跨度較大或荷載較大時,還可在脊索和谷索之間適當布置一些橫向的加強索。脊谷形膜結構實例:
丹佛國際機場
美國丹佛機場脊形型膜結構頂棚
上面總結的張拉式膜結構造型分析,在對比中不難發(fā)現,各自造型的優(yōu)勢都非常明顯,在實際的運用中不僅要了解這些知識,還需要根據確切的現場情況進行進一步思考分析再選擇。如果你需要找專業(yè)的
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