膜结构的定义及材质介绍

发布时间: 2013-12-11 11:27 作者: 浏览次数: 408次 字号:

膜结构的定义及材质介绍 膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型修建结构情势,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及增强构件(钢架、钢柱或钢索)通过肯定方法使其内部产生肯定的预张应力以形成某种空间外形,作为覆盖结构,并能承受肯定的外荷载作用的一种空间结构情势.膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类.充气膜结构是靠室内始终充气,使室内外产生肯定压力差(一般在10㎜~30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布遭到肯定的向上的浮力,从而实现较大的跨度.张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常幽美灵巧.

材质

膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成.基布重要采取聚酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料重要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯(Teflon)。PVC材料的重要特征是强度低、弹性大、易老化、徐变大、自洁性差,但价钱廉价,容易加工制造,颜色丰硕,抗折叠性能好。为改良其性能,可在其外表涂一层聚四氟乙烯涂层,提高其抗老化和自洁能力,其寿命可抵达15年左右。Teflon材料强度高、弹性模量大、自洁、持久耐火等性能好,但它价钱较贵,不易折叠,对裁剪制造精度要求较高,寿命一般在30年以上,实用于永恒修建。

历史

世界上第一座充气膜结构建成于1946年,设计者为美国的沃尔特·勃德(W.Bird),这是一座直径为15的充气穹顶。1967年在德国斯图加特召开的第一届国际充气结构会议,无疑给充气膜结构的发展注入了兴奋剂。随后各式各样的充气膜结构修建涌如今1970年大阪世界博览会上。其中具备代表性的有盖格尔设计的美国馆(137m×7m8卵形),以及川口卫设计的香肠形充气构件膜结构。起初人们认为70年大阪博览会是把膜结构系统地、商业性地向外界介绍的开始。大阪博览会展示了人们可以用膜结构建造永恒性修建。而70年代初美国盖格尔-勃格公司(Geiger-Berger Associates)开发出的契合美国永恒修建标准的特氟隆(Teflon)膜材料为膜结构普遍应用于永恒、半永恒性修建奠定了物质根底。之后,用特氟隆材料做成的室内充气式膜结构相继涌如今大中型体育馆中,如1975年建成的密歇根州庞蒂亚克“银色穹顶”(椭圆形220×159m),1988年建成的日本东京体育馆(室内净面积4,6767㎡)。   张拉情势膜结构的后行者是德国的奥托(F.Otto),他在1955年设计的张拉膜结构跨度在25m左右,用于联合公园多功能展厅。因为张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加肯定的预张应力,以抵制外部荷载的作用,因此在肯定初始条件(边界条件和应力条件)下,其初始外形确实定、在外荷载作用下膜中应力散布与变形以及怎么用二维的摸材料来模仿三维的空间曲面等一系列庞杂的问题,都须要有盘算来肯定,所以张拉膜结构的发展离不开盘算机技术的提高和新算法的提出。目前国外一些先进的摸结构设计制造软件已非常完美,人们可以通过图形显示看到各种初始条件和外荷载作用下的外形与变形,并能盘算任一点的应力状态,使找形(初始外形剖析)、裁剪和受力剖析集成一体化,使得膜结构的设计大为简便,它不但能剖析全部施工过程中各个不同结构的稳固性和膜中应力,而且能准确盘算因为调节索或柱而产生的次生应力,完全可以防止各种不利荷载式况产生的意外后果。因此盘算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了宽阔的前景。而特氟隆摸材料的研制成功也极大地推进了张拉膜结构的应用。对比知名的有沙特阿拉伯吉达国际航空港、沙特阿拉伯利雅得体育馆、加拿大林德塞公园水族馆、英国温布尔登室内网球馆、美国新丹佛国际机场等.

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