膜结构简介

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膜结构的类型

膜结构的类型

膜结构的类型膜结构是一种特殊的建筑结构形式,通过利用膜材料的高强度、轻质和柔韧性,实现了大跨度、自由曲面和独特形态的建筑设计。

膜结构广泛应用于体育场馆、展览馆、会议中心、机场候机楼等建筑类型中,成为现代建筑中的一种重要形式之一。

膜结构可以分为气囊膜结构、拉伸膜结构和膜面结构三种类型。

气囊膜结构是利用气体对膜材料进行支撑,形成空间结构,具有轻便、柔软、易于安装和拆卸的特点,常用于临时建筑和临时遮阳棚。

拉伸膜结构是通过预应力技术将薄膜材料固定在支撑结构上,形成一种具有自重的空间结构,常用于大跨度建筑和建筑遮阳系统。

膜面结构是将薄膜材料作为表面覆盖在建筑结构上,起到保护和装饰作用,常用于建筑外墙、屋顶和天棚。

膜结构具有许多优点。

首先,膜结构具有良好的透光性和透气性,可以实现自然采光和通风,减少能耗和环境污染。

在实际应用中,膜结构被广泛应用于各种建筑类型中。

体育场馆是膜结构的典型应用领域,如北京国家体育场“鸟巢”和上海世博会中国馆等建筑,采用了大跨度、自由曲面的膜结构设计,成为城市地标和文化符号。

展览馆和会议中心也是膜结构的重要应用领域,如广州琶洲展览馆和深圳保利剧院等建筑,采用了拉伸膜结构设计,展示了现代建筑的时尚和创新。

机场候机楼是膜结构的新兴应用领域,如北京大兴国际机场T3航站楼和成都天府国际机场航站楼等建筑,采用了膜面结构设计,提升了建筑的功能性和美观性。

总的来说,膜结构作为一种新型的建筑结构形式,具有许多优点和特点,被广泛应用于各种建筑类型中。

随着科技的不断进步和材料的不断创新,膜结构在建筑设计领域将发挥越来越重要的作用,为人类创造出更加美好、舒适和可持续发展的建筑环境。

相信在未来的建筑设计中,膜结构将继续发挥重要作用,成为建筑设计的新潮流。

膜结构介绍

膜结构介绍

膜结构介绍 一种适合建筑的新材料的出现,必然引建筑结构的革命,如历史上的混凝土和钢材,70年代以来,以欧美为中心发展起来的新型织物膜材,也是如此,用这种优良的织物,辅以柔性或钢性支撑,可绷成一个曲率互反,有一定刚度和张力的结构体系。

这种全新的建筑结构形式,集建筑学、结构力学、材料学与精细化工、计算机技术等为一体,具有以下优秀的特点: 1、造型的艺术性。

它既能充分发挥建筑师的想象力,又能体现结构构件清晰受力之类。

2、良好的自洁性。

膜建筑中采用具有防护涂层的膜材,可使建筑具有良好的自洁效果,同时保证建筑的使用寿命。

3、施工的快捷性。

膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成,现场只进行半成品组装,因此施工简便快捷,施工周期短。

4、较好的经济性。

由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,因而比较节约能源,降低了长期使用费用,同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

5、 结构自重轻,非常适合于建造大跨度空间结构。

膜结构的分类 膜结构按结构受力特性大致可分为充气式膜结构、张拉式膜结构(Tension/Suspension membrane structure)、骨架式膜结构(Frame membrane strcture,Cable dome membrane structure)、组合式膜结构(Compound membrane structure)等几大类。

充气式膜结构张拉式膜结构骨架式膜结构组合式膜结构膜 应 用 领 域:★ 体育设施: 体育场、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等。

★ 商业设施: 商场、购物中心、大型会展场所、餐厅、酒店(挑檐)等。

★ 文化设施: 展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆、音乐广场等。

★ 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、标志性建筑或景观性小品、广场休闲区、海滨娱乐休闲建筑、居住小区、游乐场、步行街、停车场、楼宇屋顶改造更新等。

膜结构的形式

膜结构的形式

膜结构的形式
膜结构是一种利用柔性、轻质材料和张力来创造出空间形式的建筑结构,这种结构通常采用高强度材料如聚酯、聚氯乙烯等,使其柔软、耐久并具有防水性能。

膜结构的形式多种多样,其中最常见的形式为单曲面、双曲面和自由曲面。

单曲面结构通常呈现出一个弓形或拱形,比较适合用于建造体育馆、展馆和大型活动场所等。

双曲面结构则具有更高的稳定性和更大的空间覆盖面积,通常用于建造景观帐篷、空中码头和机场候机厅等。

自由曲面结构则可根据建筑设计需要任意变化形态,可以被用于创造出非常独特的建筑形式,如华盛顿国家动物园的熊猫馆。

膜结构的形式还可以根据其支撑方式进行分类,如拉索支撑、压力支撑等。

其中拉索支撑膜结构适用于长跨度建筑和大型空间覆盖,它可以按照建筑需要随意变换形态,同时具有轻质、柔韧、耐久、防水、隔热等特点。

压力支撑膜结构则可以用于建造一些简单的临时建筑,如展厅、遮阳棚等。

总之,膜结构的形式非常丰富多样,它具有轻质、柔性、透明、美观、节能等诸多优点,被广泛应用于建造大型活动场馆、机场、展馆、汽车站、商场等建筑。

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膜结构介绍

膜结构介绍

膜结构又叫张拉膜结构(Tensioned Membrane structure),是以建筑织物,即膜材料为张拉主体,与支撑构件或拉索共同组成的结构体系,它以其新颖独特的建筑造型,良好的受力特点,成为大跨度空间结构的主要形式之一。

膜材料是指以聚酯纤维基布或PVDF、PVF、PTFE等不同的表面涂层,配以优质的PVC组成的具有稳定的形状,并可承受一定载荷的建筑纺织品。

它的寿命因不同的表面涂层而异,一般可达成12-50年。

膜结构建筑的特点及应用领域: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。

艺术性:充分发挥建筑师的想象力,又体现结构构件清晰受力之美。

经济性:由于膜材具有一定的透光率,白天可减少照明强度和时间,能很好地节约能源。

同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益。

大跨度:膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度(无支撑)建筑上实现所遇到的困难,可创造巨大的无遮挡可视空间,有效增加空间使用面积。

自洁性:膜建筑中采用具有防护涂层的膜材,可使建筑具有良好的自洁效果,同时保证建筑的使用寿命。

工期短:膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成,可减少现场施工时间,避免出现施工交叉,相对传统建筑工程工期较短。

膜建筑可广泛应用于大型公共设施:体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心、站台等,又可以用于休闲设施、使用工业设施及标志性或景观性建筑小品等。

一,什么是膜结构?膜结构又叫张拉膜结构(Tensioned Membrane structure),是以建筑织物,即膜材料为张拉主体,与支撑构件或拉索共同组成的结构体系,它以其新颖独特的建筑造型,良好的受力特点,成为大跨度空间结构的主要形式之一。

膜结构是一种建筑与结构完美结合的结构体系。

它是用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面,能承受一定外荷载的空间结构形式。

膜结构的介绍及应用

膜结构的介绍及应用

膜结构的介绍及应用膜结构是一种建筑与结构完美结合的结构体系。

它是用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面,能承受一定外荷载的空间结构形式。

其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、安全等优点,因而使它在世界各地受到广泛应用。

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。

一、膜结构的分类从结构方式上大致可分为骨架式、张拉式、充气式膜结构3种形式1.骨架式膜结构(FrameSupportedStructure)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。

2.张拉式膜结构(TensionSuspensionStructure)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料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。

3.充气式膜结构(PneumaticStructure)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,可得到更大的空间,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。

二、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的材料,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),硅酮(silicon)及聚四氟乙烯树脂(PTFE),在力学上织物基材及涂层材分别具有影响下列的功能性质。

膜结构

膜结构

膜结构的工程实例
气承式膜结构是将膜面周围的边 缘固定于闭合刚性支撑结构或 基础上,利用风机对膜建筑室 内持续送风达到一定气压力, 维持稳定形态Байду номын сангаас抵抗外部荷载 作用。

气囊式膜结构为自立式双层膜,在 双层膜之间充气加压而形成具 有一定刚度和稳定的建筑形态, 依靠双层膜整体来承受外部荷 载。
日本大阪世博会美国馆
日本大阪世博会富士馆
索系支承式膜结构
• 索系支承式膜结构由空间索系作为主要承重结构, 在索系上布置按要求张紧的膜材。索系支承式膜 结构主要由索、杆和膜构成,其特点是三者共同 其承重作用。
膜结构的材料
• 膜材料可分为两大类:带织物基材的膜材料和不带织物基材 的膜材料。 • 带织物基材的膜材又分为两部分,内层是纤维编织成的织 物基材,外层没涂层
膜结构的形式
• 膜结构的形式有多种不同的分类方法,按 膜材料及其相关构件的受力方式,将膜分 为四种形式:空气支承膜结构,整体张拉 式膜结构,骨架支承式膜结构,索系支承 式膜结构
空气支承膜结构
空气支承膜结构是利用膜内外空气 的压力差为膜材料施加预应力,使 膜面能覆盖所形成的空间,分为气 承式和气囊式两种。
第九章
膜结构
什么是膜结构?
膜结构是20世纪中期发展起来的一种新 型建筑结构类型,是建筑与结构完美结合 的结构体系,是采用高强度柔性薄膜材料 与辅助结构通过一定方式使其内部产生一 定的预张应力,并形成应力控制下的某种 空间形状,作为覆盖结构或建筑物主体。
膜结构的特点
• • • • • • 大跨度 艺术性 经济性 安全性 自洁性 工期短
整体张拉式膜结构
• 整体张拉式膜结构是由稳定的空间双曲面 张拉膜面、支承桅杆体系、支承索与边缘 索等构成的体系。

膜结构最大跨度

膜结构最大跨度

膜结构最大跨度1. 简介膜结构是一种具有轻质、高强度和良好透光性的建筑结构形式,广泛应用于体育馆、会展中心、车站等大跨度空间的建筑中。

膜结构最大跨度是指膜结构所能覆盖的最大距离,是衡量膜结构设计和施工水平的重要指标之一。

2. 膜材料选择在选择膜材料时,需要考虑以下因素:•强度:膜材料需要具备足够的强度承受跨度内的荷载。

•透光性:如果需要在膜结构下进行活动或观看比赛等,透光性是一个重要考虑因素。

•耐候性:膜材料需要能够经受住气候变化和紫外线辐射的影响。

•可塑性:膜材料需要具备一定可塑性,以便于制作出各种形状的薄膜。

常见的膜材料包括聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯膜等。

这些材料具备良好的强度和透光性,同时也具有一定的耐候性和可塑性。

3. 结构形式选择膜结构的跨度与其结构形式密切相关。

常见的膜结构形式包括:•穹顶形:穹顶形是一种具有圆顶或半圆顶形状的膜结构,适用于大跨度空间的覆盖。

•双曲面形:双曲面形是一种由两个相互交织的双曲面组成的膜结构,能够承受大跨度和复杂荷载。

•坡屋顶形:坡屋顶形是一种倾斜的膜结构,适用于较小跨度但需要排水的场所。

根据具体需求和场地条件,选择合适的膜结构形式可以实现最大跨度。

4. 支撑系统设计支撑系统是保证膜结构稳定性和承载能力的关键。

常见的支撑系统包括:•钢索支撑:利用钢索作为主要支撑元素,通过张拉控制膜材料的张力分布。

•钢桁架支撑:利用钢桁架作为主要支撑结构,通过构件的刚性连接实现对膜材料的支撑。

•钢柱支撑:利用钢柱作为主要支撑元素,通过柱与梁的组合形式实现对膜材料的支撑。

在设计支撑系统时需要考虑以下因素:•荷载分配:根据膜结构的跨度和荷载要求,合理分配荷载至各个支撑点。

•结构稳定性:确保支撑系统具备足够的稳定性,能够承受外部荷载和风压力。

•施工可行性:考虑到施工过程中的可行性和效率,选择适合施工的支撑系统形式。

5. 工程案例5.1 鸟巢体育馆鸟巢体育馆是2008年北京奥运会主体育场,采用了穹顶形膜结构。

膜结构

膜结构

一、膜结构概述膜结构是用多种高强薄膜材料( PVC 或Teflon) 及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定的方式使其内部产生一定的预应力以形成某种空间结构形状,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。

膜结构有如下特点:造型活泼优美, 富有时代气息; 自重轻,适合大跨度的建筑; 可充分利用自然光,减少能源消耗;造价相对低廉,施工速度快;结构抗震性能好, 使用范围广。

膜结构可分为张拉膜结构和充气膜结构两大类。

张拉膜结构又可分为边界直接张拉成型和通过支撑、悬挂等成型两种;充气膜结构可分室内充气式和充气构件式两种。

张拉膜结构具有造型优美柔和、使用维护方便等特点,它适用于中小跨度的结构中,支撑、悬挂式也能用于大跨度结构中, 充气式膜结构适用于大中型跨度的建筑,但使用期间维护较为麻烦。

二、充气式膜结构早在1917 年,英国威廉·兰切斯特(Willian Lanchester)首次提出气承式( air - supported)帐篷,用于野战医院,并申请了专利,但由于当时的技术条件原因没有成为现实。

直到1946 年,美国沃尔特·勃德(Walter Bird)才首次造成了一座直径15m 的充气穹顶。

之后,德国的F. 奥托( F. Ot to) 把皂膜原理应用到膜结构设计中, 取得了不少经验。

1967年第一届国际充气结构会议在德国斯图加特( Stuttgart )召开。

这无疑给充气结构的发展注射了兴奋剂。

随后,各式各样的膜结构建筑出现在1970 年大阪世界博览会上,其中最具代表性的是D.盖格( David Geiger)设计的美国馆( T he U. S. Pavilion) , 其平面是140m×80m 椭圆形的室内充气结构,其次是川口卫( Mamoru Kaw aguchi) 设计的充气香肠构件式的富士馆( 图1)。

后来人们认为: 70 年大阪博览会是把膜屋顶系统地、商业性地向外界介绍的开始, 尤其是川口卫在这一领域内的研究成果,引起了国际的关注,是劲性结构向柔性结构转变的开始, 是建筑业的一个转折, 一次革命,尤如1851 年伦敦博览会上水晶宫( The Crystal Palace) 的建成,向人们展示了工业化建筑技术和幕墙施工技术; 1889 年巴黎博览会上埃菲尔铁塔( T he Eiffel Tow er )展示了摩天技术的能力和可能性一样, 1970 年大阪博览会展示了人们可以用膜结构建造永久性建筑。

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膜结构的节点和相关结构设计武岳胥传喜(哈尔滨工业大学)(RIGHT TECH(S) PTE LTD)提要: 介绍了膜结构节点设计的一般原则,给出了一些典型的节点连接做法,并介绍了膜结构中常见支承结构和基础结构的形式,着重阐述了桅杆和锚碇系统的设计要点。

关键词:张拉结构节点支承结构锚碇系统Connection Detailing, Mast and AnchorDesign for Tensile Membrane StructureWu Yue Xu Chuanxi(Harbin Institute of Technology)(RIGHT TECH(S) PTE LTD)Abstract Connection detailing and calculation is the substantial part of membrane design. In this paper, some principles of detailing were discussed, and some typical details were introduced. Moreover, this paper also introduces some principles for supporting structures and foundation design with a focus on the design methodology of mast and tension anchors.Key words tensile structure, connection, supporting structure, tension anchor在膜结构系统中,除了膜和索构件以外,还有支承结构(如桅杆、框架等)和基础结构(包括锚碇系统)。

这些结构元素通过节点的有效连接,共同维持整个系统的平衡与稳定。

节点的构造设计是膜结构设计中的一个重要环节。

节点设计是否得当,不仅关系到加工制造难易和施工安装能否顺利进行(例如节点的调节量不足就可能会导致结构局部安装不到位或出现较多褶皱)、影响节点的耐久性和美观程度,还关系到结构的整体性和可靠度。

从国内外已发生的一些膜结构破坏工程实例来看,节点构造措施不当导致膜材撕裂,是引发工程事故的主要原因之一。

1. 节点设计的一般原则膜结构节点具有传递荷载、将结构构件连成整体和提供初始预张力施加点等作用;在进行节点设计时,应综合考虑结构、构造、施工张拉等方面的要求,既要遵循普通钢结构节点设计的一般原则,又要考虑到结构形式和所用材料的具体特点。

节点设计要遵循以下一般原则:(1)结构强度要求节点连接件本身应具有足够的强度、刚度和稳定性,以保证其在各种工况下均能可靠地传递荷载,不先于主体材料和构件破坏。

(2)对结构大变形的适应能力膜结构在风荷载作用下易产生较大的变形和振动,节点和连接应具有一定的灵活性和自由度,以释放由于大变形所引发的附加应力作用。

(3)避免膜材出现应力集中膜材很薄,对缺陷比较敏感,节点设计应避免在膜材与刚性构件的连接部位出现应力集中。

在连接处的钢构件不得有尖点或锐角;在接触面处应设置膜衬垫;必要时还应对节点附近的膜材进行局部加强。

(4)对节点的防水防腐处理膜结构的节点部件多暴露于自然环境下,易出现锈蚀;节点生锈不但会降低节点自身的强度,锈水的流淌还会对膜面造成二次污染。

因此,节点连接件的材料宜选用不锈钢或铝材,对钢构件必须做镀锌或涂装处理。

此外,膜节点还应具有良好的防水性能,必要时可在节点上面增加一层覆盖膜或采用铝合金盖板防水。

(5)施工张拉要求节点设计应充分考虑初始预张力的施加方式和具体施力点的位置等因素,保证施力点处的节点具有较高的强度、刚度且便于施力机具的操作。

节点设计还应考虑结构安装偏差与二次张拉的可能性,留有调节余量。

(6)结构逻辑性和艺术表现力膜结构的节点应力求简捷、轻巧,能够充分展示结构内在的逻辑性和艺术表现力。

节点构造应能清楚表达结构中的传力路线,并且符合结构计算假定。

当有多个构件连接于同一节点时,应保证各构件的内力汇交于一点,以避免引入不必要的弯曲或扭转应力。

应注意节点的观感效果,在膜与刚性边界或节点连接处应尽量采用圆弧过渡,以避免应力集中并在视觉上给人以柔和的感觉。

2. 典型节点连接构造2.1 膜与膜的连接膜结构的空间曲面是由许多平面膜材经裁剪设计拼接而成,由于膜材幅宽较小,因此膜片间需通过接缝连接形成整体。

膜材接缝的连接方式主要有:缝合连接、机械连接(夹板螺栓连接)、粘合连接、热合连接和束带连接等,如图1至图4所示[1]。

图1 缝合连接图2 机械连接(夹板螺栓连接)图3 粘合连接或热合连接图4 束带连接缝合连接是用缝纫机将膜片缝在一起。

这是一种传统的织物连接方式,主要在工厂内制作完成;其特点是比较经济,且质量容易得到控制。

但是由于缝合连接的强度较低,因此一般应用于不能采用其他连接方式(如棉织物或氟塑料织物等),或膜内应力较小以及非受力构造连接处。

在结构的排水区要慎用缝合连接。

机械连接又称螺栓连接简称夹接,是在两个膜片的边缘埋绳,并在其重叠位置用机械夹板将膜片连接在一起。

它是一种现场连接方式,一般适用于结构规模较大,需将膜材分成几个部分在现场拼接的情况。

粘结连接是通过粘合剂将膜片粘合在一起。

这种连接方式的耐久性较差,一般用于强度要求不高、现场临时修补或无法采用其它连接方式的地方。

热合连接在构造形式上与粘合连接相似,它是将膜材迭合部分的涂层加热融合,并对其施加一定的压力,使两片膜材牢固地连接在一起。

热合连接可在工厂完成,也可以在现场完成,其连接强度几乎可达到母材强度,是一种较为安全有效的膜材连接方式。

我国即将颁布的《膜结构技术规程》即规定“膜材之间的主要受力缝宜采用热合连接”。

束带连接利用束带穿过膜边的环圈从而将两片膜连在一起。

束带连接便于调整形状、可根据情况分步增减拉应力;缺点是扎紧和放松束带将消耗大量的人工。

为了保护束带节点免受气候的影响,通常在其上面增加一层覆盖膜。

覆盖膜片较高的一侧在工厂内缝合或热合,较低的一侧可在现场粘合。

2.2 膜与索的连接在进行膜-索节点设计时需要注意的问题是,由于索与膜之间的材料差异,应使两者之间留有一定的空隙,以适应在荷载作用下膜与索之间可能产生的相对滑动。

膜与索的连接有单边连接(如边索)和双边连接(如脊索和谷索)。

常用的单边连接方法是将钢索穿入膜材热合的索套中(如图5所示),或采用铝合金或不锈钢夹板和螺栓来连接膜材与钢索,如图6所示。

图7给出了一种膜与谷索的双边连接构造。

双边连接通常需要在其上面增加一层防水用的覆盖膜。

图5 索套连接图6 螺栓连接图7 膜与谷索连接当膜面跨度在15米以上且无中间支承时,为减小膜面应力,可以利用索或合成纤维带对膜面进行局部构造加强。

加强索可以缝进膜面内或设在膜面外,如图8及图9、图10所示。

当加强索位于膜面外侧时,应注意防止索自身的腐蚀以及由于摩擦造成的膜面表皮损伤。

图8 加强索穿进膜面内图9 加强索在膜面外(索在上)图10 加强索在膜面外(索在下)2.3 索与索的连接双向钢索交叉节点可采用节点板连接,也可采用U形夹或夹板等夹具连接,如图11所示。

为了保证夹紧钢索,可采用低碳钢或高强螺栓。

需要注意的是,在无应力状态下被夹紧的索受拉后,其直径会减小,从而使夹持力降低,对此可通过二次旋紧螺栓来调整。

(a) 节点板连接 (b) U形夹连接 (c) 夹板连接图11 双向钢索的连接多向钢索之间可采用连接板连接,如图12所示。

此时应注意各钢索轴线要汇交于一点,以避免连接板偏心受力。

在进行连接板设计时,应尽可能采用曲线造型,以展现膜结构的柔和与灵动之美。

图13所示的节点是体育场看台挑篷结构中内环索与脊索和谷索之间的一种连接做法。

这种节点的受力很大,且直接关系到挑篷结构的整体稳定性,设计时要特别小心。

图12 多向钢索的连接图13 体育场内环索与径向索的连接2.4 膜与支承构件的连接膜材与边缘支承构件的连接通常有夹板连接、绳轨连接及束带连接。

夹板连接(图14)是利用刚性夹板将膜边绳直接固定在刚性边界上。

其做法较为简单,一般要求夹具应连续、可靠地夹住膜材边缘,夹具与膜材之间应设置衬垫;当刚性边缘构件有棱角时,应先倒角,使膜材光滑过渡。

绳轨连接(图15)是先将膜边绳穿在铝合金制成的滑槽--绳轨(rope track)内,再通过拉力螺栓将绳轨与刚性边界相连。

通过调紧拉力螺栓来调整预张力,以满足施工张拉和二次张拉的要求。

张拉完成后可将较长的拉力螺栓剪短。

膜与支承构件的束带连接构造和膜与索的束带连接构造相似,可通过调紧束带来张拉膜面。

图14 膜与支承构件夹板连接图15 膜与支承构件绳轨连接图16 膜与支承构件束带连接2.5 索与支承构件及基础的连接索可通过索端头锚具与直接焊接于钢构件上的耳板相连(如图17所示);对于混凝土或其他材料的支承构件,可先预埋节点板再连接,或通过钢套箍连接(如图18所示);基础锚固点处的索端部节点宜考虑采用可调的端头构造形式(如图19所示),以方便预张力的施加和二次张拉。

图17 索与支承构件耳板连接图18 索与支承构件套箍连接图19 索与基础的连接文献[2]、[3]详细地介绍了一些构造实例。

国内近年来出版的膜结构著作[4]-[6]对节点连接构造也都作了较为系统的介绍,可供参考。

3. 支承结构设计支承结构在膜结构的设计中占有举足轻重的地位。

支承结构的作用可概括为以下三个方面:①为膜结构提供一系列高低错落的支承点(边界)或悬吊点,以维持膜结构曲面的稳定;②将膜面内拉力转化为压力传至地基基础;③支承结构的刚劲挺拔与膜的灵动飘逸间形成鲜明对比,增强建筑整体表现力。

3.1支承结构的主要形式根据支承位置的不同,支承结构可分为边缘支承和内部支承两大类。

边缘支承的形式主要有以钢等刚性构件支承以及索等柔性构件支撑两种,如图20及图21所示。

图20 边缘刚性构件支承图21边缘柔性构件支承内部支承的形式主要有:利用钢索将膜内高点悬吊于外部刚性结构上;在结构内部通过桅杆支承;利用飞柱顶升。

图22至图25为部分内部支承实例。

;若内部利用拱形圆钢管张为膜的支承,则形成骨架支承式膜结构,图26 为一骨架支承式膜结构实例。

图22 悬吊支承图23 悬吊支承(膜内有刚性构件)图24 桅杆支承图25 飞柱支承图26 骨架支承式膜结构3.2 支承结构的体系布置与构件设计膜结构支承体系的选择与布置取决于膜面的形状和结构尺度。

支承体系的布置应满足稳定性要求,并尽可能做到自平衡和自适应。

自平衡是指支承体系能最大限度地平衡膜面内的张力,以减小张力对基础结构的影响;自适应是指支承体系能较好地适应膜结构大变形的特点,有一定的自由度和调节余量。

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