索膜结构基本体系与建筑设计_那向谦

建筑技术

索膜结构基本体系与建筑设计

那向谦

〔提要〕近十年来索膜建筑体系在我国有较快的发展,但在工程设计领域对此了解与认

识相对滞后。索膜建筑设计与它的结构体系密切相关,建筑师做好索膜建筑设计的首要条件

是掌握和熟悉索膜结构“找形”设计。“找形”是索膜结构设计的一个专用语,它的含义是在特

定结构体系中在已定的支撑边界条件下通过结构计算分析确定膜面的形状。本文将“找形”

这一概念引入建筑设计中,并依此向建筑师介绍索膜结构的几种基本体型,建筑师可以直接

利用它,也可以用它的组合构筑符合功能和造型需要的现代建筑。

关键词:索膜结构　建筑设计　建筑膜材　建筑结构

最早的索膜建筑是远古时代人类居住的帐篷,20世纪70年代以后,高强、防水、透光并具有表面光洁、易清洗、抗老化的建筑用膜材料的出现,工程计算科学的飞速发展,由此导致索膜建筑东山再起。目前,索膜建筑已大量用于滨海旅游、博览会、文艺、体育和需要有超大使用空间的公共建筑上。

日本东京室内棒球馆(图1),美国的丹佛新国际机场候机大厅屋顶(图2),亚特兰大奥运会主馆的屋盖(图3),英国泰吾士河畔的千年穹顶(图4),为当代世界瞩目的采用索膜建筑结构体系建成的标志性建筑。索膜材料除用于建构建筑物屋盖外,也可以替代建筑物的墙体,图5为近百米高的阿拉伯饭店的设计,它的正立面采用双层膜面替代玻璃幕墙。索膜材料具有良好的可塑性与连续性,用它做建筑的覆盖材料,建筑传统的屋顶与墙壁之分的传统概念已不那么重要了。

此外,索膜建筑具有易建、易拆、易搬迁、易更新,充分利用阳光空气与自然环境融合等特长,它是21世纪“绿色建筑体系”的宠儿。

现代索膜建筑的设计过程是借助于计算机的图形功能和多媒体技术,把建筑功能,内外环境的协调,结构找型与材料的选择统筹规划集成一体。专业化的制造公司兼做结构设计与施工。结构设计包括:结构找形,结构体系内力分析,膜面剪裁设计;及完成相应的索与膜的下料与零件的加工图纸。施工过程可为三阶段:在工厂内完成膜材的剪裁,初始粘合;钢索与膜面现场安装,拼合与初始成型;张拉定位索与顶升支撑杆对膜面施加预应力达到设计成型值。

当前,国际范围内,索膜建筑的功能膜材料的开发,索膜结构的找形,内力与裁剪计算分析的科研正处于热潮中。索膜建筑的设计与施工领域中的诸多的“难点”问题急待解决。城市与环境建设的发展不断提出的建设项目。

常有建筑师和建筑系的学生上门来讨论设计方案,多数把索膜建筑曲解为可任意“畅想”和随意“造型”,而对索膜建筑的基本体系和内涵知道甚少,当然这样的设计方案或是不能实现或是浪费资源。

一、充气式索膜结构体系建筑

充气式索膜建筑按其构成结构可分为,气撑式索膜结构体系和气肋式索膜结构体系。

气撑式索膜结构体系

依靠空压和送风系统向室内充气(超压)顶升和成型建筑物的膜面屋盖称为气撑式索膜结构体系。气撑式索膜体系的覆盖膜面处于张力状态时,合理的体型应是圆筒与割球弧面,椭圆筒与割椭圆球弧面或变异的底部圆角矩形筒与割球弧面形体组合。膜面的矢跨比应考虑结构在风载作用下的形体稳定和建筑功能的要求,通常矢跨比不应大于0.75。气撑式膜面上应有交叉的缆索约束其变形,缆索与膜面的底边嵌固在环形或矩形墙梁上。

图1为日本东京室内棒球馆充气式的索膜结构屋盖——东京穹顶的外景。弧形膜面上的交叉钢缆索与聚四氟涂层玻璃纤维膜布在300Pa 的室内超压作用下膜面承现为圆弧面。东京穹顶嵌固在圆角正方形钢筋混凝土墙梁上,正方形边长180m,四角为内切半径60m的圆弧。室内棒球馆面积 4.6万m2。穹顶的矢跨比为0.124。气撑式膜建筑屋顶的设计荷载应考虑风和雪的作用,雪载可视为静压,风作用分为风速压(静压)和风振引起动压。东京穹顶在考虑风雪共同作用时设计的室内最大超压为900Pa。

图7为该馆的建筑剖面图。气撑式膜建筑为保持室内的超压,墙体与门窗均应为密闭,棒球场大厅外门为旋转密闭门,室内空气的更新依靠控制流量的单向排气阀。为保证冬季雪载下屋顶的安全还必须设置膜面融雪系统。

气肋式膜结构体系

由充气后具有拱形支撑能力并用膜肋分隔的独立密闭仓构成的屋盖体系称为气肋式结构体系。气肋式与气撑式相比的优越性是室内为常压气体环境。图8为日本某博览会展馆,其屋盖由气肋式膜结构体系构成。拱形的气肋密闭仓的跨度与刚度取决于充气压力和仓体的厚度,跨度超过30m的气肋式结构制作困难且不经济。

上个世纪80年代后期至今,充气式膜建筑逐渐受到冷遇。原因之一是:充气膜结构需要不

间断的能源供应,运行与维护费用高;空压机与新风机的自动控制系统和融雪热气系统的隐含事故率高。原因之二是:气撑式膜建筑室内的超压使人感到不适,这也是它受到冷遇的本质。为解决此问题,环境工程领域正进行超压环境下人体的排汗,耗氧与舒适性研究。

二、空间张力膜结构体系及

它的基本形体单位

空间张力膜结构的基本形体体系单位为双曲抛物面单元(鞍型单元)和类锥型悬链面单元(帐篷单元)。现代膜工程的开拓者德国学者奥托(Frei O tto)早期用试验方法把皂泡膜原理应用到膜面结构找形分析中。它依据的

原理是,皂泡膜中任一点对任意轴的拉

应力都相等,也就是说皂泡膜构成的空

间曲面是等应力极小曲面。现代计算

机软件可直接完成空间曲面结构找形

分析,而无需借助于试验。

双曲抛物面单元(鞍型单元)

图9为世界著名Birdair膜工程公

司的入口雨篷。标准的双曲抛物面单

元膜面的水平投影为正方形或棱形,膜

面周边设置约束边索,两对角点高差的

存在使曲面稳定。在对膜面的两对角

张拉时(施加预应力),构成具有整体刚

度的双曲抛物面空间形体,俗称鞍型膜

面单元。鞍型膜面单元构成的屋盖易

于排水,投影下的建筑空间可充分利

用,因此它非常适合做遮阳篷。图10展

示的澳大利亚某休养中心庭园用鞍型

膜面群建造的遮阳篷。庭园内先竖起

等距的钢桅杆,用钢索定位桅杆。鞍型

膜面的四角固定在桅杆上,两侧与前后

的角点有高差,张拉嵌固的钢索构成鞍

型膜面群。鞍型膜面群相互之间的张

拉力平衡,周边由钢索将拉力传至地锚

上。

建筑师利用鞍型膜单元的组合可

设计出丰富多彩的建筑形体与空间,图

11为德国的一个展览馆庭园内的圆形

膜篷,它由六个鞍型膜单元环状拼合,

内圈环形索使膜边缘张力自平衡,外圈

单元膜的外角相间用桅杆顶起和用钢

索拉在地锚上,空间形体为莲花瓣状。

类锥型悬链面单元(帐篷膜单元)

类锥型悬链面单元是由悬链线绕

中心轴旋围合而构成的空间曲面,俗称

帐篷膜单元。帐篷是人类早期用兽皮

(膜)为材料构筑的建筑空间。现代索

膜结构延用并发展了它的构筑模式,中

心支撑杆挂起吊环,膜布嵌固于环上,

帐篷膜周边形状可以是圆形也可以是

矩形,用定位杆和地锚索固定于地面或

建筑的环梁上,图12为一典型的双峰

帐篷膜结构。与鞍型膜面相比帐篷膜

易筑成封闭的空间,帐篷膜单元可以组

合构成群峰帐篷膜建筑,其室内空间高

低变换有秩(图13)。帐篷膜顶的吊环

如用悬挂在室外桅杆上的钢索吊起,室

内则成为无柱的空间(图14)。

索膜建筑不同于传统刚性建筑,

它易变形,在风作用下会出现颤动,因

此帐篷膜顶的吊环,无论是室内顶起或是室外挂起,都应设计成可摆动的构件,否则帐篷顶部的膜面会因超出允许应变而撕裂。图15为帐篷膜的顶帽,它固定在吊环上,它的功能具有封顶,防水与通风。

图16为作者设计(美国B ir dair公司施工)的昆明宝海游泳馆,这是目前世界上最大单峰帐篷膜建筑。它的中心支撑杆由框架结构上悬挑的空间钢构架托起(杆顶距地36m),中心支撑杆挂起的顶环直径 2.7m,帐篷膜底部周边嵌固在钢筋混凝土椭圆形(长轴65m,短轴45m)圈梁的外挑钢构架上。帐篷膜顶的施工过程为:在美国加工好的整片膜篷运送到现场;整体起吊膜篷由中心桅杆插入并挂在顶环上;沿定位索与脚手架展开膜篷,膜篷的周边索按序号挂在圈梁的外挑钢构架上;调紧边索,帐篷膜顶初成形;顶升可伸长的中心桅杆对膜面施加预应力,达到设计值后锁定。

图6为美国加州某教堂,高度12m,跨度26m,一栋典型的单体帐篷膜结构建筑。为使内部空间完整,它采用三支反曲拱架替代中心支撑杆。它

的平面设计巧妙的把教堂功能需求与

帐篷膜外周底部的锚拉相结合,地锚分

别设在三支反曲拱脚与两拱轴的外沿

角平分线上(图17)。帐篷膜的高耸立

面造型与天国及上帝的理念相符。膜

建筑内部充满和谐的自然光,曲线膜面

与顶部的通风窗促使底部进入的新鲜

空气自然导流。

图2为建设中的美国新丹佛国际

机场候机楼屋盖,它的是由17对帐篷

膜单元组合而成,屋盖宽67m,长

274m,覆盖面积约18000m2。候机楼内

因保温,隔热和吸音的要求,篷膜材为

双层,两层膜的间距为60公分。候机楼

的周边是玻璃幕墙,它的底部可以固定

在地梁或墙梁上,而幕墙顶部与柔性的

膜之间无法刚性嵌固。图18是一种膜

面与墙体或刚性窗之间的软连接做法,

它是用连续的充气胶囊联系不同材性

的两种界面。为保证玻璃幕墙自身的

稳定,幕墙的中部做支杆两侧张拉落地

索。新丹佛机场所处环境气候恶劣又

是地震区,机场建成后,近10年的使用

证明了索膜建筑具有良好抵御自然灾

害的能力。

三、索膜穹顶结构体系

20世纪50年代,美国建筑大师富

勒(B.Fuller)受自然现象启发构筑了

富勒球结构,他描述这种结构理念为

“压的孤岛存在于拉的海洋之中”,即由

不连续的系列压杆与连续的系列拉索

构成整体空间球结构。美国著名结构

专家盖格(D.Geig er)认为富勒球属于

张力结构体系,体系中的拉索若无松驰

则无失稳之虑,并依此设计了索穹顶大

跨空间结构体系。而后,建筑膜材用于

索穹顶结构中,出现了为国际空间结构

工程界所瞩目的索膜穹顶结构。从汉

城奥运会体操馆开始,世界上百米跨度

(最大跨度可达400m)以上的体育馆多

数采用索膜穹顶结构设计与建

造。

1995年建成的美国亚特兰大奥运

会主馆椭圆形的佐治亚穹顶,它的长、

短轴跨度分别为240m和192m。图3

为正在安装膜面的佐治亚穹顶,它展

示了索膜穹顶的构成:周边为椭圆型

的钢筋混凝土受压支撑环梁;穹顶的

下部有三根向内递近的环索,中心一

榀桁架;每根环索上等距立有26根竖向压杆(飞杆),3根环索共计78根:嵌固于环梁上呈三角形分布的上、下拉索向内递近固定飞杆两端;嵌固于外层飞杆上端呈三角形分布的上、下拉索再向内递近固定飞杆两端;依次,呈三角形分布的上、下拉索最终固定在中心桁架

上(圆形穹顶则固定在中心单根飞杆

上);由此构成的索穹顶上部索网为连

续的每层形状相同的菱形空间网格,下

部则为分层紧张的环索;双曲形膜面单

元嵌固在穹顶上部的棱形索网格上。

佐治亚穹顶的设计者为美国的列维

(M.Lev y),他对索膜穹顶的重大改进

是用连续的菱形空间网格脊索替代了

单根径向脊索,加强了穹顶的整体稳

定。索膜穹顶上部划分为形状相同的

菱形空间网格脊索,便于加工统一规格

19　索膜穹顶成型过程

21　旭日鸟类科学馆

22　屋盖可开启的小型体育馆

膜片的使用,膜片与索的连接更为简捷和统一。

图19展示了索膜穹顶结构的施工与成型过程,它是由外向内逐层,逐步迭代张紧三角形分布的上、下拉索。张紧拉索的过程即为提升环索和飞杆的过程,也是穹顶成型的过程。索穹顶达到设计标高后再将菱形膜面张拉固定在上部索网格上,成型后的菱形膜面沿穹顶的径线方向的坡度应能顺畅的排除雨水。

四、桅杆斜拉式索膜结构体系

从竖起的高耸桅杆顶部用钢索拉起膜面支撑架或直接由外部拉起膜面(类似斜拉桥结构体系),可称为桅杆斜拉式索膜结构体系。这个体系的特点是室内为无柱的大空间,但室外立起的桅杆和拉索占据了大面积的场地。

图4为英国泰吾士河畔的千年穹顶,它是典型的桅杆斜拉式索膜结构体系建筑。千年穹顶的结构做法为:由12根百米高的桅杆立于环形的钢筋混凝土地梁上;桅杆顶部向内分布的钢索拉起直径364m 的圆弧面穹顶;桅杆顶部外向的结构钢索嵌固在地锚上,依此构成了整体稳定的结构体系。圆弧面穹顶是由弧形骨架和扇形膜面组成,穹顶中心高50m 。穹顶膜面材料采用玻璃纤维无纺织物基聚四氟聚脂涂层(P T F E ),这种材料具有良好的表面自洁性,寿命达30年以上。千年穹顶覆盖的面积为80000m 2,为综合性公众活动中心,英国国民在此举行千年庆典,庆典结束后作为千年发展成就的展览厅和大型演出场所

图20为北京纽曼帝·莱蒙膜建筑公司采用桅杆斜拉索膜结构体系设计

的义乌市体育场遮阳篷。体育场遮阳篷的建筑功能为遮阳避雨,结构上则主要抵御动态风的作用,其中在不同风环境下的风振响应与体系稳定是设计中的难点。遮阳篷的构成为:4根立于体育场外高60m 的桅杆;桅杆顶部的内斜拉索拉起场内的主内环索;桅杆顶部有两根外拉并锚地锚上的钢索;有骨架支撑的遮阳篷膜面在场内挂在主内环索上,膜面的另一边锚固在看台后的混凝土圈梁上。遮阳篷内环矢高40m ,覆盖面积20000m 2。

五、蒙皮膜建筑

上述介绍的索膜建筑中的膜,是张力结构体系中不可缺少的组成部分,依托膜内的应力分布与传递才能构成结构整体稳定,这就是被称之为索膜结构体系的原因。蒙皮膜建筑中膜的主体作用为建筑的围护构件,它的结构作用仅是替代传统建筑中的墙板和屋面板。蒙皮膜建筑的隔热与保温可以通过增设内层膜后形成的封闭空气层的隔绝性能来实现。

图21为日本1985年建成的旭日鸟类科学馆(Sunto ry Pavilion ),建筑的结构与造型是用钢框架实现的。膜作为覆盖材料蒙在钢框架的支撑点上。旭日馆的建筑面积2420mm 2,高度24m 。

蒙皮膜建筑的造型取决于支撑构架的造型。蒙皮膜建筑与传统建筑相比,它的丰富的曲面造型为现代人所喜爱,它的室内空间可更为有效使用。

此外,蒙皮膜构成的屋盖因其质量轻盈的优势,常用来建造可开启建筑物。图22为一栋屋盖可滑动与转动开启的日本小型体育馆建筑设计模型。

现代索膜建筑伴随现代科学技术进步在近30年内得到快速发展,已有了较完善的设计理论和建造技术。近年来,国外的几个著名的膜建筑制作公

司通过代理商进入我国发展,北京出现的几个膜建筑制作公司已具备独立设计和建造能力,在我国相继建成了一批索膜建筑工程。索膜建筑也逐渐为我国民众和工程界所接受,相信在本世纪索膜建筑在一定会得到广泛的应用。

(国家自然科学基金资助项目)

参考文献

1.那向谦:索网膜建筑结构体系的应用与发展,世界建筑,总第89期,9603

2.那向谦、蒋泽峤:张拉膜结构的初始平衡形态分析,工程力学(增刊),2000.3

3.R . E.Shaeffer :Tens ioned Fab ric Structures

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4.Kazuo Ishii :M emb rane Desig ns and Structures in th e W orld Shink enchiku -sha 1999.

5.Kazuo Ishii :M embrane Structu res in J apan S PS Publish ing Company 1995.

作者单位:清华大学〔收稿时间:2000年6月〕

索膜结构组成、特点

大家听说过索膜结构吗？其实从严格意义上来说，索膜结构就是我们平时所说的张拉膜结构，也是膜结构的常见形式之一，外表轻巧、美观、柔美，寿命也很长，很受人青睐。要说一个完整的索膜结构需由膜材、索结构、支架结构三部分组成，缺一不可。其实索膜结构有很多我们不了解的好处，今天我们就来详细了解一下。（索膜结构-图例）【索膜结构介绍】大家对索膜结构了解多少呢？它也被称为张拉膜结构，是膜结构三种常见形式之一，其以膜材、钢结构支柱、拉索等共同作用，使膜面形成一定的张力从而形成承受外载荷的某种稳定的空间结构，与骨架式、充气式结构相比索膜结构是很能体现膜结构精髓的形式，由于其强度决定于受拉构件的承载能力而不是结构的稳定性，所以能够充分发挥钢索和膜材受拉工作时强度高、自重轻的特点，更加适合于大跨度结构中。其造型也更加的灵活、轻巧、柔美，对于索膜结构来说不需要多余的支撑体系也不需要多余的装饰，其结构本身就是一种艺术造型。所以索膜结构非常适合用在标志性建筑上，如体育场馆、商场、交通设施、娱乐设施、文化景观设施等，不仅如此因为造型感强、制作简单、安装便捷、节能环保、安全性好所以索膜结构现在应用范围非常广泛。

【索膜结构组成】一个完整的索膜结构一般由三部分组成：膜材、索结构、支架结构，下面我们简单说下这三部分。 1.形成曲面结构的张拉膜材，膜材作为结构材料，要能够抵抗一定的载荷而不致引起过大变形，同时作为结构中的覆盖材料，需要满足一定的建筑功能，如遮蔽、防火、耐久等，常用的为PVC/PVDF 膜材。 2.用于加强膜面的脊索、谷索以及将膜内力传向支撑结构的边索，索结构除了对膜面受力方面有加强作用，更重要的是它们起到了改变建筑造型的作用，尤其是脊索和谷索的灵活设置可能对整个建筑带来奇妙的视觉效果。 3.索膜结构体系中的支架结构，支架结构中常用的是钢结构，也可以采用混凝土结构，一些情况下甚至可以使用木结构或其他结构，支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一要求外，其构造形式也直接影响了索膜结构的整体造型。【索膜结构特点】一个好的索膜结构就需具备以下特点： 1.造型自由灵活艺术感强因为索膜结构整体构造非常简单，支架结构、索结构以及膜材的灵活搭配组合，打破了传统以直线为主的建筑结构形式，可以创造出各种富有时代气息的优美曲面造型，特别是夜晚配合灯光更容易形成

膜结构施工方案设计

重庆·三江原生态文化城—演艺中心舞台雨棚钢膜结构工程施工组织设计徐州鹏程钢结构工程有限公司二○一八年四月三日

目录一、编制说明………………………………………………………………… 二、工程概况………………………………………………………………… 三、施工布置………………………………………………………………… 四、施工准备工作…………………………………………………………… 五、施工方案………………………………………………………………… 六、质量保证计划…………………………………………………………… 七、安全技术措施…………………………………………………………… 八、工程相关技术标准与规范………………………………………………

一、编制说明本工程位于重庆·三江原生态文化城演艺中心,本施工组织设计选择钢柱支撑及张拉膜结构复合体系方案，对土建基础以上膜结构工程安装、施工部分进行施工组织安排和指导。二、工程概况 1、施工现场情况工程地址：西藏昌都市 2、工程概况本工程工作量较大，制作精度要求严格，整体结构要求悦目、精美，表面涂装严格。本项目总建筑面积为6692.2平方米，舞台采用管桁架膜结构体系，屋面结构由PTFE膜材覆盖：膜结构屋面投影面积6692.22㎡. 2.1钢管、钢板材质为Q345B; 2.2焊接材料为手工电弧焊焊条：E4315/E5016系列焊条，气体保护电弧焊焊丝：ER50-6。三、施工布置 1、工程进度控制计划（见表1） 2、现场施工人力资源计划及组织机构设置（见表2）

工程进度计划表（按全部工程编制）专业知识整理分享

索膜结构罩棚工程施工技术案例分析

索膜结构罩棚工程施工技术案例分析摘要：体育场索膜结构罩棚钢结构部分采用大跨度悬挑斜拉索结构体系的开敞式新颖结构形式。看台顶棚钢结构为斜拉索加钢管桁架结构体系，由于悬挑较长且为开敞式，故弯矩大受风荷载影响明显加之沙漠地区风荷载更加明显，深化设计中活荷载取0.3km/m2风荷载取0.55km/m2，雪荷载取0.3km/m2。与主体钢结构对应，膜顶棚由29个马鞍形膜单元组成，峰谷鲜明，矢高2.5m，每个膜单元面积约100m2，每个膜单元之间天沟连接相邻单元天沟间防水膜覆盖。由于膜材是一种柔性织物，要想作为一种建筑材料具有一定的造型，必须给其施加一定数值的预张力，可以通过膜节点索的调节从而使预张力达到设计要求。本工程膜结构形式为张拉膜形式，沿径向硬边用螺栓与铝压板与主体钢结构桁架梁连接，檐口采用弧形软边钢索张拉，硬边的安装过程同时也是沿经线方向张拉的过程，硬边安装完成后要达到受力要求。关键词：非线性；有限元；大跨度悬挑；卸载 1 工程概况张掖国家沙漠体育公园位于甘州区城南13km处，东南宽 4.3km，南北长11.4km，总面积35km2，是全国距离城市最近的沙漠体育公园，公园国际赛车场占地面积约60000m2，按国际标准赛车场设计，主看台坐北向南，为极富动感的圆弧造型，面向沙漠，背靠绿洲，视野开阔，长170m，宽22m，设有3000个坐席，看台上方的风雨罩棚为索膜结构，膜棚为时尚浅黄色，与沙漠浑然一体。整体投影面呈月牙造型，流畅、美观。索膜结构罩棚投影面积2059m2，展开面积2326m2。钢结构为钢管柱主支撑，悬挑变载面钢管桁架梁，桁架梁之间连接圆弧热钢管连系梁，相贯线焊接。悬挑桁架梁与钢管柱通过Φ20柔性钢索张拉连接，悬挑桁架檐口相对标高12.7m，工程最高相对点标高24.6m超过24m，悬挑梁最长处悬挑16m，属长臂悬挑桁架梁，弯矩较大给结构施工带来很大难度，钢管柱采用Φ530mm×16mm，Q345B热钢管，桁架梁上下弦杆均采用Φ180mm×6mm 垫钢管，腹杆采用Φ60mm×3.5mm。支座采用刚性固定支座，本工程整体用钢量较大，沙漠地区施工条件艰苦，早晚温差大，而且几乎每天下午15：00都会伴随一场沙尘暴，所以施工难度相对较大，本文就本工程的特点作施工技术说明（见图1）。 2 技术措施 2.1 施工进度计划本工程工期紧、工作量大，沙漠地区气候相对恶劣，安装难度大，新材料、新工艺、专业性强，部分材料需提前定做，所以必须进行统筹规划，做好详细的施工进度计划，根据现场土建施工及吊装机具情况及工厂车间生产情况以及各时间节点参数、工艺参数拟如下双代号网络图作为施工进度计划严格执行，如图2。

国外经典索膜结构建筑

国外经典索膜结构建筑国外大型膜结构建筑通常是由索膜及索网结构搭配构造，这种结构在体育场上的应用非常普遍，另外还经常应用于车站屋顶或商业娱乐中心设施上。世界上第一个索网结构建于1951年，是美国MatthewNowiski和FredSeverud共同设计的RaleighArena(雷里活动中心)，索网为双曲抛物面。FredSeverud的学生FREIOtto在此基础上，提出物理模型法的找形理论，并应用于膜结构。1967年，蒙特利尔展览会西德馆首次将索网结构与膜结构结合起来，被业界认为是索膜结构在大跨度建筑结构领域应用的里程碑。此后，索膜结构开始广泛应用于大跨度建筑结构，典型的国外工程实例有沙特阿拉伯吉达国际航空港、美国圣地亚哥会议中心、美国丹佛国际机场等。下面为收集整理的一些国外知名膜结构建筑，供爱好者阅读。 1.德国汉堡网球场德国汉堡网球场膜结构展开面积约10000平方米，采用PVC(PVDF面层)膜材。屋顶是可开合式膜结构，这种屋顶能确保在任何季节举行网球比赛，避免重要赛事因天气原因中断或延迟。 2.英国泰晤士河千年穹顶千年穹顶1999年底建成，其造型很奇特，它有12根穿出屋面高达100米的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根幅射状的钢索上，远远望去像一个白色的大帐篷。

3.美国丹佛国际机场候机大厅美国丹佛国际机场的特别之处在于屋顶用特殊布料覆盖及采用张拉结构的设计，令人联想到冬天受冰雪覆盖的落矶山脉。 4.2005年日本爱知世博会膜结构建筑超过50万平方米，其中日本国家馆代表着当时膜结构的最尖端水平。 5.Khan Shatyr娱乐中心 Khan Shatyr娱乐中心150米高的悬索帐篷是世界上最高的拉力结构，也是这座中亚城市的最高建筑。用EFTE材料制作的穹顶覆盖了10万平方米的面积，包括一座公园、一座水上公园和一座上部平台以及无数娱乐休闲和零售设施等。

索膜结构

索膜结构的应用及其发展方向钢构09-2 顾建伟 0940193207

索膜结构是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。其造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。索膜结构作为新的建筑形式于本世纪五十年代在国际上开始出现，至今已有四十多年的历史，特别是到了七十年代以后，膜结构的应用得到了迅速发展。膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。膜结构一改传统建筑材料而使用膜材，其重量只是传统建筑的三十分之一。而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现时所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡的可视空间。其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。另外值得一提的是，在阳光的照射下，由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无强反差的着光面与阴影的区分，室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚，建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空，建筑物的体型显现出梦幻般的效果。这种结构形式特别适用于大型体育场馆、入口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、展览

会场、购物中心等领域。其主体分为张拉膜结构 PTFE建筑膜材玻纤PVC建筑膜材 ETFE建筑膜材等形式。只有正确表达结构逻辑的建筑才有强大的说服力与表现力”这句话揭示了张拉膜结构的精髓。对于张拉膜结构，任何附加的支撑和修饰都是多余的，其结构本身就是造型；换句话说，不符合结构的造型是不可能的，因为那样的薄膜不是飘动的就是缺乏稳定性的。张拉膜结构的美就在于其“力”与“形”的完美结合。张拉膜结构的基本组成单元通常有：膜材、索与支承结构（桅杆、拱或其他刚性构件）。膜材一种新兴的建筑材料，已被公认为是继砖、石、混凝土、钢和木材之后的“第六种建筑材料”。膜材本身不能受压也不能抗弯，所以要使膜结构正常工作就必须引入适当的预张力。此外，要保证膜结构正常工作的另一个重要条件就是要形成互反曲面。传统结构为了减小结构的变形就必须增加结构的抗力；而膜结构是通过改变形状来分散荷载，从而获得最小内力增长的。当膜结构在平衡位置附近出现变形时，

膜结构设计规范

膜结构设计规范 I、膜结构之类别膜结构之造型类别可分为以下四类： 1．骨架式膜结构：此类膜结构是固定在精致钢材、空间桁架或其他坚固的构架上，称之为骨架式膜结构。 2．张力式膜结构：仅利用简单的支撑系统及膜素材自身的张力特性，构成此类膜结构。3．气充式膜结构：充气在由膜结构所构成之封闭区间内，随着气压升高所产生之力量，可使膜结构支撑在所须之位置，并提供膜结构所须之张力及对抗载重和外力。 4．开启式膜结构：在张力式膜结构和气充式膜结构中，被允许局部或全部是可开启的，此类为可开启式膜结构。 II、材质 1．膜素材材质可分为三大类：（1）类型A：此材质是指以玻璃纤维为其素材，而表面处理为PTFE，且其品质之要求如下： a．玻璃纤维之单位重量应大于150g/m2。 b．表面处理的材质单位重量应介于400g/ m2与1100 g/ m2之间。 c．膜素材之厚度应高于0.5mm。（2）类型B：此材质是指以玻璃纤维为其素材，而表面处理为PVC，且其品质之要求如下： a．玻璃纤维之单位重量应大于150g/m2。 b．表面处理的材质单位重量应介于400g/ m2与1100 g/ m2之间。 c．膜素材之厚度应高于0.5mm。 d．膜素材应提供防火之处理。（3）类型C：此材质是指以聚脂树脂、人造纤维…等或其他类似之材质为其素材，而表面处理为PVC或其他类似之原料，且其品质之要求如下： a．玻璃纤维单位重量应大于100g/m2。 b．表面处理的材质单位重量应介于400g/ m2与1100 g/ m2之间。 c．膜素材之厚度应高于0.5mm。 d．膜素材应通过JISA 1322之自然试验第二级。 2．膜素材之张力应满足下列六项条件：（1）其张力应大于20kg/cm，在经向（warp）和纬向（weft）的张力差应低于20％。（2）张力强度之测试应遵照JISL1096的标准，且特别著重于长条测试，且膜测试之样本应超过5件，取其张力测试之平均值。（3）在张力测试时，其伸长量（破坏实验）应低于35％。（4）在撕力测试时，其测试宽度为10mm，其撕力大小应高于10kg以及张力之大小之

膜结构建筑

膜结构在中国的应用 80年代末期，我国学者开始关注国际上膜结构的发展;1994年，我国第一个膜结构专业公司成立，此后，膜结构在我国迅速应用起来;1995年，在北京顺义建成的北京顺义武警招待所游泳馆充气膜结构是目前我国能见到的为数不多的充气膜结构;1997年建造的上海八万人体育场是由64榀径向悬挑桁架和环向次桁架组成的空间结构作为骨架，屋面共有57个由8根拉索和一根立柱覆以膜材组成的伞状单体，膜的覆盖面积2.89万平方米。虽然上海八万人体育场是由太阳工业集团建造的，但这是我国首次将膜结构大面积应用到永久建筑上。膜结构在中国的发展随着膜结构的广泛应用，在膜结构工程中膜屋盖和膜体破裂、膜面污迹严重、皱泽褶明显、节点严重锈蚀、粗制滥造现象严重。基于以上背景，2001年，中国钢结构协会空间结构分会与中国建筑科学研究院牵头，组织有关专家编写了膜结构技术规程。2002年12月，中国钢结构协会空间结构分会膜结构专业委员会成立，至此，我国的膜结构行业步入规范、有序的管理状态。2004年8月1日《膜结构技术规程》正式颁布实施。至今，在我国建成的膜结构工程已近200余项，膜结构企业也发展到近百家。新素材为膜结构添彩膜材的基层基本是由玻璃纤维或聚酯纤维组成，面层大多用聚**乙烯、特**隆、硅铜构成。进入90年代以来，人们把光触媒具有分解有机物的功能应用到膜材料上。据北京太阳鹰技术开发有限公司总经理林果儿介绍，当紫外线照射到二氧化钛光触媒的涂层时，附着在膜材表面上的有机物将被氧化分解，其具有的超亲水性极易被雨水冲刷，从而发挥出光触媒涂层膜材料的自洁性能和不易污染的特性。除此外，光触媒涂层的膜材料还能起到净化发生在膜表面上的有害物质的作用。| 膜结构停车棚是依靠膜自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同构成机构体系。在阳光的照射下，由膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无强反差的著光面与阴影的区分，室内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚，建筑物内的灯光透过屋盖的膜照亮夜空，建筑物的体型显现出梦幻般的效果。停车场的规划和建设成为现代城市规划的重要组成部分变的越来越重要。膜结构轻巧、别致的造型在停车场及候车厅的建设中担当了重要角色除了满足防风雨、防日晒等基本功能外并有较好的标识招揽效果展现了人们个性化的一面。膜结构车棚特点:车棚材料选用了进口结构建筑材料。车棚骨架，表面处理采用进口船用底漆，炳烯酸聚氨酯面漆。 1. 耐用:由于高强度的膜材出现，再加上张拉技术的应用，使膜结构车棚抵御风雨的能力是一般雨蓬之类不可比拟的。有的车棚采用永久性膜材，可使用三、四十年。特别是遇到剧烈的暴风雨天气，膜结构建筑巍然不动，毫发不损。 2. 艺术性:除了一般雨蓬不可比拟的实用、耐用、遮风挡雨的功能外，膜结构雨蓬更是一座雕塑，一件艺术品，给人美的视觉享受。其柔美，其曲线，其刚柔并济，其丰富造型，其洁白无瑕，让人眼前一亮，回味悠长。 3. 经济性:研究表明，长期露天停放的车辆，性能损耗速度比车棚内停放车辆快一倍。而采用膜结构雨蓬更能真正呵护您的爱车减缓您爱车的老化速度。从经济角度来说，投入不多却大大延长您座骑的寿命。 4.透光性:透光性能好(透光率20%)。在阳光下曝晒不会产生黄变、雾化、透光不佳。 5.耐候性:表面有防紫外线的共挤层，可防止太阳紫外线引起的树脂疲劳变黄。表面共挤层具有化学吸收紫外线并转化为可见光。对植物光合作用有良好的稳定效果(极适合保护各类车、贵重艺术品及展品，使其不受紫外线破坏)。 6. 抗冲击性:建筑膜才的冲击强度是普通玻璃的250-300倍，是亚克力的板材的20-30倍，是钢化玻璃的2倍，几乎没有断裂的危险性，有"不破玻璃"和"响钢"之美称。 7.阻燃性:据国家 GB8624-97测试属阻燃B1级，无火滴，无毒气。 8.耐温性:在摄氏族-40.C至+120.C温度范围内不会引起变形等品质劣化。 9.轻便性:重量轻，绝对保证棚下人和物的安全。 10.隔音性:隔音效果佳。膜结构车棚作用:具有遮阳、挡雨、实用、美观的作用。膜结构车棚适用范围:社

安阳膜结构建筑的设计方案

安阳膜结构建筑的设计方案膜结构的设计，主要包括体形设计、找形分析、荷载分析、裁剪分析等四大要素。第一、通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量，确定各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。第二、找形分析又称为初始形态分析，主要内容是寻找并确定一个满足膜内力平衡条件同时又接近设计者预想造型的曲面。由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度，抗剪强度也很差，因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预张应力来提高，对膜结构而言，任何时候不存在无应力状态，因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡，并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。目前膜结构找形分析的方法主要有动力松弛法、力密度法、以及有限单元法等。第三、膜结构考虑的荷载一般是风载和雪载。在荷载作用下膜材料的变形较大，且随着形状的改变，荷载分布也在改变，因此要精确计算结构的变形和应力要用几何非线性的方法进行。荷载分析的另一个目的是确定索膜中初始预张力。在外荷载作用下膜中一个方向应力增加而另一个方向应力减少，这就要求施加初始张应力的程度要满足在不利荷载作用下应力不致减少到零，即不出现皱褶。第四、剪裁分析就是在预应力状态下的曲面形体上寻求合理的裁剪线位置及其分布，然后按照一定的方法将三维曲面展开为二维平面。因为膜材料比较轻柔，自振频率很低，在风荷载作用下极易产生风振，导致膜材料破坏，如果初始预应力施加过高，膜材徐变加大，易老化且强度储备少，对受力构件强度要求也高，增加施工安装难度。

因此初始预应力的确定要通过荷载计算来确定。经过找形分析而形成的膜结构通常为三维不可展空间曲面，如何通过二维材料的裁剪，张拉形成所需要的三维空间曲面，是整个膜结构工程中最关键的一个问题。河南景天膜结构工程有限公司，是一家从事膜结构车棚、空间膜结构、张拉膜结构、索膜结构、膜结构停车棚、景观膜结构、体育场膜结构、收费站膜结构、看台膜结构、加油站膜结构、游泳池膜结构等膜结构的设计、制作、安装。公司注重产品质量，价格厚道，服务客户。凭借景天公司的诚信及公司全体员工不懈的努力，我公司工程业绩遍布各地，赢得了良好的口碑。我们专业的品质，专注的精神，使河南景天膜结构工程有限使公司将继续创造高质量的膜结构产品，并期待在创新的道路上与您一路前行。

膜结构代表建筑

国家体育场

国家体育场（National Stadium）位于北京奥林匹克公园中心区南部，为2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷，建筑面积258,000m2。场内观众坐席约为91000个，其中临时坐席约11000个。举行奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所，并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级，抗震设防烈度8度，地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马国家体育场工程作为国家标志性建筑，2008年奥运会

主体育场，其结构特点十分显著，国家体育场结构复杂。体育场呈鞍椭圆形，南北长333m、东西宽294m的，高69m。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2t，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。

竣工的北京奥运会场馆“鸟巢”和“水立方”膜结构采用ETFE膜材，是目前国内最大的ETFE膜材结构建筑，膜材采用进口产品。“鸟巢”采用双层膜结构，外层用ETFE防雨雪防紫外线，内层用PTFE达到保温、防结露、隔音和光效的目的。“水立方”采用双层ETFE充气膜结构，共1437块气枕，每一块都好像一个“水泡泡”，气枕可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，并且具有良好的保温隔热、消除回声，为运动员和观众提供温馨，安逸的环境。

索膜结构规范

索膜结构规范 Prepared on 22 November 2020

第一章总则一、为了在膜结构的设计与施工中，做到安全可靠、技术先进、经济合理，根据我公司多年来设计、施工经验及技术经济的发展要求，特制定本规程。二、本规程适用于一般永久性、临时性民用建筑屋盖及构筑物，除开合式和充气膜结构之外的膜结构设计、施工与验收。三、对超过本规程规定的建筑膜结构参照使用本规程时，除应进行充分的可行性规范、规程或标准的规定。对超过本规程规定的膜材、配件等应参照相关的规定进行试验。四、设计膜结构时，必须根据设计条件进行计算分析，严禁盲目套用其他膜结构的设计或计算结果。五、膜结构的设计、施工和验收，除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。第二章术语和符号第一节术语一、膜材membranematerial 由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。涂层对基材起保护作用，并形成膜材料的密封性能。二、膜片membranesheet 膜材的裁剪片。三、膜体membranefield 由膜片连接加工而成的膜区域。四、膜面membranesurface 张拉并安装就位于支承结构上的膜体。五、膜结构membranestructure 由膜面和支承结构共同组成的属于建筑物或构筑物的一部分或整个结构称为膜结构。六、充气膜结构air-supportedmembranestructure 利用充气方式使膜面内外产生压力差，从而保持稳定的膜面形态的膜结构。七、开合式膜结构retractablemembranestructure 利用机械方式使膜在开启和闭合的膜结构。八、张力膜结构tensilemembranestructure 由膜面与索通过施加预张力形成具有一定刚度的稳定曲面，从而能够承受一定外荷载

膜结构遮阳棚

小区膜结构遮阳棚的使用寿命一般15-30年，由于其使用寿命长，造型多变受到很多小区景观园林、繁华街道的青睐。下面由膜结构遮阳棚设计建造厂家同利钢膜结构工程为大家介绍下遮阳棚施工过程中应注意的事项。 1、做好施工的警示标志、护栏，注意摆放位置尤其是在一些危险地段。 2、注意对各种电动工具使用漏电保护断路器，尽量做到一台设备一闸。 3、施工场的通道都必须保障畅通，在需要位置放置标识。 4、高空做个时需要，高空作业工具需要安全牢固，比如梯子必须牢固，与地面保持合适的角度。

5、吊装是需要注意钢丝绳等主要以辅助间的磨损、重物下方严禁站人，材料一定要拴好系牢。 6、起重机处于可碰触高压架空电线的危险环境，必须保持一定距离，如果无法避免需要采取合适的措施。 7、连接电源接线工作时，需要做断电出来，在工作环境周边部允许有易燃、易爆物品。 8、做焊接等工作需按要求做好安全防护，尽量应该有良好的通风、排气装置，有良好的照明。安徽同利钢膜结构工程有限公司是一家专业从事钢膜结构工程的综合性公司。目前公司主营膜结构设计、膜裁剪设计、膜材加工及钢结构安装与维修。公司拥有一批国内早期从事膜结构建筑行业的工程技术人员和多年从事膜结构工程安装、经验丰富的施工队伍。公司

的工程技术人员不断对膜结构的节点形式、膜材加工工艺进行研究与开发，充分保持企业在膜结构行业的技术地位。质量至上、信誉至上、技术先进、严格管理、优良效率，顾客满意是公司追求的目标，努力实现人类居住环境保的自然性和现代景观艺术的结合，充分满足二十一世纪飞速发展的中国社会经济人们对美的不断追求。安徽同利膜结构工程有限公司始终秉持诚信、合作、创新、拼搏、发展的企业理念，为广大业主单位打造精美的膜结构工程。更多详情请点击官网安徽同利钢膜结构工程有限公司进行进一步咨询了解。

大跨度钢结构及索膜结构

大跨度钢结构及索膜结构大跨度钢结构和索膜结构作为大型公共建筑的主要受力部分和新型屋面系统，其质量直接影响到建筑物的安全和使用功能。本文仅结合上海体育场、浦东国际机场、虹口足球场、上海新国际博览中心等工程的监理实践，对大跨度钢结构和索膜结构施工质量控制的几个主要方面进行一些讨论。 ⑴对桁架钢构件制作质量的控制①对于钢构件制作的胎架划线和搭设尺寸、钢构件拼装时的基准线和定位方式等进行严格检查控制。②钢构件拼装检查应在制作焊接完成后自由状态下进行。应按每榀构件拼装胎架中每一支点的三维空间位置验收结构尺寸。 ⑵钢结构焊接①对于施工单位首次焊接的钢种，一定要进行焊接工艺评定，并制定相应的焊接工艺。②监理一定要抓住对焊工合格证的检查。检查内容应包括：母材及焊材种类、焊接位置、焊工合格证的有效期。 ③严格把住接头装配质量关。接头的装配质量包括：坡口质量，根部间隙，对口错边量等几个方面。④当焊接表面潮湿、有油污，焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时，都无法保证焊出高质量的焊缝，特别是焊低氢焊条时更容易出现问题，施工单位应在工艺方案及对焊工进行施工交底时明确。⑤焊接过程中为减少焊接应力，防止产生焊接裂纹，应严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热，在整个焊接过程中应随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。⑥对设计及国家规范要求探伤的焊缝，应对每条焊缝按比例要求进行无损探伤。检验位置及长度由质检人员指定并书面通知NDT人员。检验后NDT人员应出具探伤报告，探伤报告应标明探伤的具体部位。焊缝完成后质检人员及时按设计和 GB50205等标准要求进行外观检查和无损检验，不合格部分及时通知焊工返修（返修焊缝工艺也必须是评定合格的）。 ⑶钢结构安装质量控制①安装前，施工单位应对构件的产品合格证、设计文件与预拼装记录进行检查，并复验记录构件的尺寸。钢结构的变形、缺陷超出允许偏差时，应进行处理。②钢结构吊装就位后，应对构件定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量做好标记，对吊装对接接头质量进行焊前检查。安装好临时支撑及钢浪索以使钢屋架在施工过程中安全稳定。③钢结构安装时，施工单位应提交每榀构件吊装后的标高尺寸、焊接、涂装等分别向监理提交验收。

骨架式膜结构

骨架式膜结构以钢构构成的屋顶骨架后，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。张拉式膜结构以膜材、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。张拉式膜结构以膜材、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。充气式膜结构充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，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。膜材料用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度，柔韧性好的薄膜材料，是由纤维编织成织物基材，在其基材两面以树脂为涂层材所加工固定而成材料，中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维，而作为涂层材使用的树脂有聚氯乙烯树脂（PVC），聚四氟乙烯树脂（PTFE）。织物基材——抗拉强度，抗撕裂强度，耐热性，耐久性，防火性。涂层材——耐候性，防污性，加工性，耐水性，耐品，透光性。二、建筑物的构造组成基础墙或柱楼地层六大基本组成楼梯屋顶门窗特有构配件：阳台、坡道、雨篷、女儿墙、台阶、花池等基础是墙和柱子下面的放大部分，它直接与土层相接触，承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载连同本身的重量一起传给地基。基础是建筑物的主要承重构件，处在建筑物地面以下，属于隐蔽工程。基础质量的好坏，关系着建筑物的安全问题。建筑设计中合理地选择基础极为重要。

张拉索膜结构体系及其施工技术

张拉索膜结构体系及其施工技术膜结构是指积极地利用膜状材料，并在结构及建筑设计上充分体现膜结构特点的结构形式。上世纪50-60年代，随着化学工业的飞建发展，加工复合材料工艺的进步，使作为屋顶使用的膜材的综合性能得以改善和提高，为这一新兴建筑形式的流行打下了良好的物质基础。同时，随着社会发展和生活水平提高，人们希望突破传统建筑结构形式和风格的局限，膜结构以其新颖独特的建筑造型顺应了人们的这一愿望。现代膜结构工程是集建筑学、结构力学、化工学、材料学及计算机学为一体的高科技工程。由于它独特的性能和强烈的视觉冲击效果，很快被人们所接受，并出现了不可阻挡的发展态势。膜结构建筑适用范围很广，可用于体育建筑、展览建筑、娱乐建筑、演出建筑、机场建筑及各类海滨娱乐休闲建筑及设施。 1膜结构分类从结构形式上膜结构建筑可简单地概括为充气式、骨架式和张拉式三大类口。 1．1充气式膜结构(AirSupportedMembraneStructure) 充气式膜结构是依靠膜曲面内外气压差来维持膜曲面的形状。这种索膜建筑历史较长，但因在使用功能上明显的局限性(如形象单一、空间要求气闭等)，使其应用面较窄；但充气式索膜体系造价较低，施工速度快，在特定的条件下又有明显优势。1970年日本大阪万国博览会的美国馆，采用的就是这种结构，它标志着膜结构的开始。

1．2骨架式膜结构(FrameworkMembraneStructure) 骨架式索膜建筑常在某些特定的建筑中被采用，是由于其结构形式本身的局限性(骨架体系自平衡，膜体仅为辅助物，使膜体强度高的特点发挥不足等)；而骨架形式与张拉形式的结合运用，常可取得更富于变化的建筑效果。骨架式索膜体系建筑表现含蓄，结构性能有一定的局限性，造价低于张拉式体系。1996年亚特兰大奥运会主体育馆(佐治亚穹顶)为这类结构的典型工程。 1．3张拉式索膜结构(TensionedCable-MembraneStructure) 张拉式索膜建筑可谓索膜建筑的精华和代表。张拉索膜结构中膜曲面通过预应力维持自身形状，膜既是建筑物的圈护体又作为结构来抵抗外部荷载效应。由于其建筑形象的可塑性和结构形式的高度灵活性和适应性，该结构形式的应用极其广泛。张拉式索膜结构又可分为索网式、脊谷式等。这种体系富于表现力，结构性能强，但造价稍高，施工精度要求也高。这类工程最典型的是美国丹佛机场候机大楼。 2张拉索膜结构体系张拉式索膜结构体系由膜体(膜材)、张拉索(边索、谷索、脊索和拉地索)、支承结构、锚固体系及各部分之间的连接节点等组成。 2.1膜材膜材是由高强度的织物基材加上聚合物涂层构成的复合材料。膜材根据基材和表面涂层的不同，一般分为三大类：A种膜材(玻璃纤维基材、PTFE涂层)、B种膜材(玻璃纤维基材、硅酮涂层)、C种膜材(聚酯长丝基材、PVC涂层)。其中A种膜材多用于美洲和日本，C种膜材在

索膜结构规范

第一章总则一、为了在膜结构的设计与施工中，做到安全可靠、技术先进、经济合理，根据我公司多年来设计、施工经验及技术经济的发展要求，特制定本规程。二、本规程适用于一般永久性、临时性民用建筑屋盖及构筑物，除开合式和充气膜结构之外的膜结构设计、施工与验收。三、对超过本规程规定的建筑膜结构参照使用本规程时，除应进行充分的可行性规范、规程或标准的规定。对超过本规程规定的膜材、配件等应参照相关的规定进行试验。四、设计膜结构时，必须根据设计条件进行计算分析，严禁盲目套用其他膜结构的设计或计算结果。五、膜结构的设计、施工和验收，除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。第二章术语和符号第一节术语一、膜材membrane material 由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。涂层对基材起保护作用，并形成膜材料的密封性能。二、膜片membrane sheet 膜材的裁剪片。三、膜体membrane field 由膜片连接加工而成的膜区域。四、膜面membrane surface 张拉并安装就位于支承结构上的膜体。五、膜结构membrane structure 由膜面和支承结构共同组成的属于建筑物或构筑物的一部分或整个结构称为膜结构。六、充气膜结构air-supported membrane structure 利用充气方式使膜面内外产生压力差，从而保持稳定的膜面形态的膜结构。七、开合式膜结构retractable membrane structure 利用机械方式使膜在开启和闭合的膜结构。

由膜面与索通过施加预张力形成具有一定刚度的稳定曲面，从而能够承受一定外荷载的空间结构形式。九、索cable 是钢丝索以及平行线绞合钢丝束的总称，有时也指数根据绳索或平行线绞合钢丝束构成的集束体。十、形状设计form finding 根据建筑要求，寻找膜结构在预张力状态下的初始平衡形状的过程。十一、荷载分析loading case analysis 基于形状分析确定的安装初始平衡形状，对膜结构在可能的荷载作用下的受力性能进行计算分析的过程。十二、裁剪设计cutting pattem 确定膜面上的裁剪线以及生成膜面上各个裁剪膜片的过程。十三、脊索ridge cable 在膜脊索处支承膜面的索称脊索。所谓膜脊是指不同区域膜面在较高位置上的交汇处。十四、谷索valley cable 在膜谷处支承膜面的索称谷索。所谓膜谷是指不同区域膜面在较低位置上的交汇处。十五、柔性支承结构体系cable-tensioned membrane structure 膜面支承于索结构，膜面与支承索结构共同作用的结构体系。十六、刚性支承结构体系frame-supported membrane structure 膜面支承于钢、铝、混凝土等材料构成的框架上结构的结构体系。十七、混合支承结构体系hybrid membrane structure 膜面支承于框架与索共同组成的结构上的结构体系。十八、连接connection 膜片间和膜面与支承结构间的相互连接。第二节符号 S---荷载组合设计值； G k---永久荷载标准值； Q ik---可设荷载标准值Q ik其中Q lk为诸可变荷载中起控制作用者； γG---永久荷载的分项系数；

索结构、膜结构、框架结构的比较

索结构、膜结构、框架结构的比较摘要：随着科学技术与施工技术的发展，在建筑结构方面出现了越来越多的新型结构代替了传统的框架结构。在新型结构中比较突出的有索结构，膜结构，它们造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用。关键词：索结构、膜结构、框架结构、材料用量、受力、区别、工程实例正文：框架结构：框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。水平方向仍然是楼板，然后楼板应该搭在这个梁上，梁支撑在两边的柱子上，这就把重量递给了柱子，沿着高度方向传到基础的部分，即梁、板、柱构成的承重体系。框架结构的特点非常突出：所有的墙都不承重跟厂房的承重没有关系，那个承重，是板搭在梁上，梁传给了柱子，墙都是后坐上去的用于其他的轻质材料，墙都不会承重，应用的时候都很灵活，如想要大房间不要墙，就要大房间，不想要大房间，想要小的，就可以在其中用其它的轻质材料来进行房间的划分，房间划分成若干个小房间，因此它的墙不承重，及起着一个划分空间的作用，仅起着一个保温，隔热，隔声的部分。注意：框架结构：指梁、板、柱的承重体系。框架建筑的主要优点是空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；同时具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。框架结构体系的缺点为：①框架节点应力集中显著；

膜结构的三种分类

常州泽拉膜结构厂-常州景观棚,常州停车棚,膜结构雨棚,常州膜结构膜结构的三种分类膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。膜结构的分类有很多，下面小编就为大家介绍一下。第一种：骨架式膜结构骨架式膜结构是以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因为屋顶造型比较单纯，开口部不容易受限制，而且经济效益高，所以它广泛的适用于任何大，小规模的空间。第二种：张拉式膜结构张拉式膜结构以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达到安定的效果。除了可以实践而且还具有创意，除了具有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。大型跨距空间也多采用了以钢索与压缩材构成钢索网来支撑上部膜材的形式。因此施工精度要求高，结构性能强，而且具有丰富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。第三种：充气式膜结构充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，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，因为利用了气压来支撑，及钢索作为辅助材，无需任何梁，柱支撑，可以得到更大的空间，施工快捷，经济效益高，但是需要维持进行24小时送风机运转，在持续运行以及机器维护费用的成本上都是比较高。我国虽然是一个发展中国家，但由于国大人多，随着国力的不断增强，要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛，而且这种需求量在一定程度上可能超过许多发达国家。这是我国空间膜结构领域面临的巨大机遇。

膜结构工程设计及技术开发

膜结构工程设计及技术开发深圳技师学院godlike 身边有哪些典型膜结构工程？车棚随着都市现代步伐的加快，汽车成为任何一个都市不可缺少的交通工具。我国由于汽车工业高速发展，城市的汽车拥有量成倍上升，但城市建设规划没能尽快适应这一发展要求，常常是车无停放之地。所以在建设群规划时就应充分考虑停车场的问题，吧停车场的建设和规划当成现代城市建设规划的重要组成部分，变得越来越重要。鉴于此，膜结构车棚在停车场建设中也以其优美的造型和实在的功能担当重要角色。膜结构停车棚的优点：耐用、艺术性、经济性、透光性、耐候性、抗冲击性、阻燃性、耐温性、轻便性、隔音性景观景观膜结构作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。恰由于此，用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。体育膜结构形式广泛用于大型体育馆以及体育看台的膜结构工程之中，在2008年的北京奥运体育馆用达到了极致，越来越多的人们开始了解了膜结构这一新兴的建筑结构形式。作为一种大跨结构，自轻重通过膜、索具、钢结构的拉力平衡，可实现超越距离悬挑，采用膜结构顶棚符合了体育场馆的视野宽阔无结构遮挡的建筑要求，成为业主以及设计师首选结构形式！由于膜材的透光性，白天阳光可以透过膜材形成慢射光，是膜覆盖空间内达到和室外几乎一样的自然效果，因此膜结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式！上海胜步膜结构工程有限公司成立于1997年，集膜结构研发、设计、制作、安装、销售为一体的专业企业，公司拥有一支技术力量雄厚的队伍和先进的生产加工设备，公司成立以来，凭借着以质量求生存，以科技为动力，以诚信求发展的经营理念，产品已在车篷设施、体育设施、商业设施、文化设施、交通设施、工业设施、景观设施，工程业绩已发展到全国二十多个省及直辖市。交通设施在城市的入口处，设计拥有自己城市鲜明特色和文化韵味的建筑形式乃是每个城市发展的首选之作，而张拉膜以自己多变的特性，柔美的造型以及夜晚配合彩灯的照射所显示出特有的柔和的氛围更让过往着记忆深刻，同时极具现代感张拉膜又展现了一个城市的发展理念和思路。什么是膜结构工程膜结构工程是应用于建筑工程领域中的一种类别，膜结构的造型设计、力学分析、裁剪设计及膜成品制作及安装，支承结构或构件的制作及安装工程等组成，是集建筑学、工程结构学、材料学等学科为一体的多学科交叉应用工程。

膜结构

摘要膜结构系统是由膜、索、桅杆、梁柱、基础等组件组成的，可以创造出优美的曲面造型；可以覆盖大跨度空间，并且重量轻，具有优异的结构特性。同时，膜结构在照明、声学、防火、保温、节能与自洁等方面也具有许多优点。现代意义上的膜结构在国外经过30多年的发展已经趋于成熟。自1997年上海八万人体育场建成以来，膜结构在我国内地已得到较多应用，被广泛应用于体育场、展览馆、加油站等建筑中。膜结构的组件与传统结构中的构件截然不同，其连接方式与传统结构中构件连接方式差别也非常大。膜结构施工与传统结构施工最大的不同在于膜结构的节点连接。本讲义对膜结构的节点连接进行了比较系统的概括，主要体现在以下几方面：一、.综合阐述了膜结构中各类材料的性能及其特性；二、将膜结构中的各类节点进行了新的分类，使之条理更加清晰；三、分析了膜结构的节点受力特点，并提出膜结构中节点的设计原则和要求；四、对膜结构的节点按类别进行了系统的介绍；五、对典型节点进行了受力分析；本讲义的编写得到了土木工程学院领导的大力支持，在此表示感谢。由于本人水平有限，加之时间仓促，讲义中谬误之处在所难免，望读者及时提出批评指正。

目录第一章绪论 (3) 第二章膜结构体系及其组成材料 (10) 2.1 膜结构体系 (10) 2.2 膜结构组成材料 (17) 第三章膜结构节点构造 (26) 3.1膜结构节点分类、特性及其设计要求 (26) 3.2 膜材连接节点 (30) 3.3 索材连接节点 (53) 3.4支承骨架连接节点 (59) 第四章工程实例―徐州“月影风帆”膜结构改造设计 (65)

第一章绪论人类的建筑活动从远古时期的帐篷到现代空间结构的膜结构，经历了漫长的发展历程。认识膜结构的发展历程有助于我们认识建筑膜结构技术的演变规律，更好地进行建筑设计。一、膜材的发展概况远古时期，人类最早的居所是帐篷。它采用树皮、兽皮作帏幕，用石材、树干等作支承，以后逐渐发展为天然合成材料，如棉纱、毛纺、帆布等。可以说这是最早的膜结构雏形。现代膜结构则采用钢材、合金等作结构件，用精细化工织物作覆盖帷幕。现代膜结构体系是随着膜材的发展而逐渐发展起来的。早期的膜材，以聚氯乙烯为表面涂层、聚酯纤维为基布的膜材为主，现称C类膜（PVC/PES），建筑与结构受力性能均不理想。二十世纪六十年代，玻璃纤维织物膜技术得到了发展，并在较大范围内得到了应用，但表面涂层材料仍然采用聚乙烯基类，现称B类膜。膜材强度较高、模量大、徐变小，但建筑自洁性、耐久性仍不理想。直至二十世纪七十年代NASA成功研究出具有优异建筑性能的聚四氟乙烯表面涂层材料（化学名PTFE，商品名Teflon○R）。同时，玻璃纤维织物膜技术日趋成熟。使得以玻璃纤维为基布、PTFE为涂层的现代织物膜材问世，现称A类膜，并开始工程应用[1]。随着科学技术的发展，新型膜材ETFE、THV、FEP等的不断问世，膜结构获得到了迅速的发展。但以玻璃纤维为基布、PTFE为涂层的A类膜材和以聚酯纤维为基布、聚乙烯基类为涂层的C类膜仍然被认为是标准的建筑膜材。二、膜结构的国际应用状况膜结构是一种全新的空间结构形式，造型丰富、充满张力、空间自由灵活、重量轻、抗震性能好、建设周期短。因此许多国家的奥运会、世博会、园艺会的场馆和其他民用建筑越来越多地采用膜结构。现代意义上的膜结构起源于20世纪初。1917年英国人https://www.360docs.net/doc/e87916910.html,nchester提出了用鼓风机吹胀膜布用作野战医院的设想，并申请了专利。但当时这个发明只是一种构想。直到1946年，该专利的第一个产品才正式问世，这就是Watler Bird为美国军方设计制作的一个直径 15m的球形充气雷达罩（图1.1）。1957年他又将自家的游泳池罩在了一个充