膜结构及索膜结构综述
膜结构及索膜结构综述
——结构选型期中作业
城市建设与管理学院
10级景观建筑设计专业
汪珂珂（20101150175）
1.膜结构建筑概述
膜结构也称为织物结构，是世纪中叶20 发展起来的一种新型空间结构形式，它以性能优良柔软织物为材料，由膜内空气压力支撑膜面，或利用柔性钢索或刚性支撑结构使膜面产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
膜结构的起源可追溯至远古时代人们利用牛皮或布等制作的帐篷结构。但是长期以来由于技术原因，这种结构发展并不快。1970年日本大阪世界博览会，由美国工程师盖格尔(David Geiger)设计的美国馆，其屋顶采用空气支撑膜结构，平面尺寸达到83.5 m×142 m，采用以聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物建造。通常被认为是第一个现代意义上的大跨度膜结构。
虽然现代膜结构出现仅有几十年时间，但发展迅速。在20 世纪后期成为国际上大跨度空间建筑及景观建筑的主要形式之一,具有强烈的时代感和代表性。它是集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学、计算机技术等为一体的多学科交叉应用工程,具有很高的技术含量和艺术感染力,实用性强、应用领域广泛,既可应用于大型大跨度的公共建筑，如体育场馆、机场大厅、展览中心、购物中心，也适用于规模较小而造型各异的休闲景观设施、建筑小品等。其发展潜力巨大,将成为21 世纪空间结构的发展主流。
2.膜结构的分类
根据不同的支撑方式，通常将膜结构分为空气支撑式、张拉式及骨架支撑膜结构3大类。
2.1 充气式膜结构
向由膜结构构成的室内充入空气,使室内的空气压力始终大于室外的空气压力,使膜材料处于张力状态来抵抗负载及外力的构造形式有单层结构和双层结构两种。单层结构如同肥皂泡,单层膜的内压大于外压。此结构具有大空间,重量轻,建造简单的优点,但需要不断输入超压气体及日常维护管理。双层结构是在双层膜之间充入空气,和单层相比可以充入高压空气,形成具有一定刚性的结构。而且进出口可以敞开。
2.2张拉式膜结构
张拉式膜结构是通过拉索将膜材料张拉于结构上而形成的构造形式。由于膜材是柔性结构,本身没有抗拉、抗压能力,抗弯能力也很差,完全靠外部施加的预应力保持其形状,即使在无外力且不考虑自重的情况下,也存在着相当大的拉应力。膜表面通过自身曲率变化达到内外力平衡。薄膜材料既承载结构，又起到围护功能，充分发挥了膜材的结构功能。具有高度的形体可塑性和结构灵活性,是索膜建筑的代表和精华。但对施工精度要求较高，工程造价相对较高。
2.3骨架式膜结构
骨架式膜结构是指以刚性结构(通常为钢结构)为承重骨架、在钢架或其他材料的骨架上铺装张紧的膜材,由此构成屋顶或外墙壁的构造形式。刚性骨架是主要受力体系，膜材仅作为围护结构，故设计、制作比较简单，工程造价相对较低。但未发挥出膜材料本身的结构承
载力，跨度也受支撑骨架的限制。形态有平面形、单曲面形和以鞍形为代表的双曲线形。
2.4 组合式膜结构
组合式膜结构通常在自身稳定的桁架体系上划分成若干个单元,每个单元上布置张拉式膜结构单元,膜单元之间在受力上基本是相互独立的,可以认为是多个简单张拉式膜结构单体的物理组合,受力的复杂性介于张拉式膜结构与骨架式膜结构之间。这种体系在目前膜结构体育场罩篷中也有较广泛的应用。
3.膜结构建筑的特点
3.1 跨度较大
自重轻、跨度大、抗震性能好。薄膜结构与传统结构相比自重有数量级的差别(约为后者的1/30)。可以轻易地跨越较大的跨度，且单位面积的自重与造价未明显增加。由于自重轻，膜结构建筑具有良好的抗震性能。
3.2 造型优美、富有时代气息
膜结构突破了传统的建筑结构形式,易做成各种造型,且色彩丰富,在灯光配合下易形成夜景,富有时代气息，给人以现代美的享受。又由于其技术上的先进性,可为建筑师提供较大的想象和创作空间。膜结构被誉为现代建筑高科技,是21 世纪的建筑。
3.3 减少能源消耗
膜材料自身透光性较好,透光率在7 %～20 %左右,可充分利用自然光,白天使用不需人工照明,完全能满足各种体育比赛等活动需要;膜材料对光的折射率在70 %以上,在日光照射下,室内形成柔和的散光,给人以舒适、梦幻般的感受。
3.4 施工速度快
膜片的裁剪、钢索及钢结构等的制作均在工厂内完成,可与下部钢筋混凝土结构或构件等同时进行,在施工现场只是钢索、钢结构及膜片的连接安装定位及张拉的过程,故在现场的施工安装比较文明、迅速快捷。3）施工方便。膜材料的裁剪、熔接等工作主要在工厂完成，现场主要是将膜成品张拉就位安装。与传统建筑相比，施工程序简单，施工周期大为缩短。
3.5 经济效益明显
虽然膜结构建筑项目从目前来说一次投资较大,但膜材的表面涂层、特别是聚四氟乙烯(PTFE)涂层，具有良好的非粘着性，大气中的灰尘及脏物不易附着，表面灰尘也会被雨水冲刷干净，常年使用后仍能保持外观洁净与室内美观。由于此类结构的日常维护费用极小(被称为“免维护结构”) ,从长远来看,经济效果非常明显。若用于超大跨度建筑中,则有更为突出的价格优势。索膜结构的经济优势是与空间跨度和技术难度成正比的。
3.6 使用安全可靠
由于其自重轻,抗震性能比较好;膜结构属柔性结构,能够忍受很大的位移,不易整体倒塌,且膜材料一般都是阻燃材料,也不易造成火灾。
3.7 方便拆卸转移
易做成可拆卸结构,易于运输,可用作巡回演出、展览等如美国某公司设计制作的音乐篷覆盖面积300 多m2 ,其拆卸和安装只需用不足6 h 的时间。
3.8 使用范围广
从气候条件看,它适用于从阿拉斯加到沙特这样广阔的地域;从规模上看,可以小到单人帐篷、花园小品,大到覆盖几万、几十万平方米的建筑。甚至有人曾设想覆盖一个小城,实现人造自然。
除了以上优点，膜结构也有一定的不足。如耐久性、保温隔热性能以及隔音效果都不及传统的砖石、钢筋混凝土等材料，仍有待研究。
4.问题与展望
我国在建筑膜材开发中需解决的核心问题有:
(1)建筑膜材基布的织造。国内生产的基布都是平纹组织结构,还没有厂家开发出可用于建筑膜材的Panama 结构的基布。
(2) 涂层工艺。采用的都是常规的单向张拉工艺,双向拉伸工艺未能开发。
(3)表面防污自洁处理工艺。目前国内厂家都是直接买国外的表面处理剂,品种以丙烯酸树脂为主,但防污自洁效果好的聚偏氟乙烯( PVDF) 与聚氟乙烯(PVF) 处理剂未能开发。
目前还没有机构对建筑膜材的开发进行深入系统的研究,上述问题未能顺利解决在很大程度上制约了建筑膜材在我国的大量使用。膜结构由于造型新颖轻巧、具有强烈的时尚感及艺术美感,且施工期短,综合造价低,将成为未来建筑结构发展的主流。据国外资料报道,全世界建
筑织物的销售量在1990 年仅为21 亿美元,2000年已达34 亿美元,10 年内以6 %的增长速率在增长,进入21 世纪膜结构会以略高于此速度持续发展。
5.结语
膜结构是21 世纪“绿色建筑体系”，膜材是21世纪“绿色建材”。从多年来国内外的实践经验来看,由于新材料、新形式的不断出现,膜结构具有强大的生命力,必将是21 世纪建筑结构发展的主流。它的应用范围不仅限于体育或展览建筑,而且已向房屋建筑的各个方面扩展,因而具有广阔的发展前景。在中国,膜结构的开发与研究还刚刚起步,因此当务之急是学习并引进国外先进技术,开发生产我国自己的膜材,解决设计。随着“鸟巢”、“水立方”的方案采用膜结构幕墙和屋顶，我国索膜建筑和膜材事业的得到了长足发展。目前，在全球范围内索膜结构无论在工程界还是在科研领域均处于热潮中。随着现代科技的进一步发展，使人类面临着保护自然环境的使命。因此，天然材料和传统的古老建筑材料必将被轻而薄且保温隔热性能良好的高强轻质膜材所取代，其在建筑领域内的应用会更加广泛。
索膜结构体系概述
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0175。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。
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。
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)。
双曲抛物面单元(鞍型单元)
以世界著名B irdair 膜工程公司的入口雨篷为例。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。
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。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。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。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。帐篷膜的顶帽固定在吊环上, 它的功能具有封顶, 防水与通风。
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. Geiger) 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。
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。
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。
Adina膜结构分析(褶皱膜单元)
ADINA膜结构分析概略 西南交通大学土木学院余志祥 膜结构分析主要包括三个流程：找形分析，荷载分析和裁剪分析。找形阶段也有个别学者将其细分为找形与找态。国外专业的膜结构设计软件价格昂贵，利用常见的通用分析平台进行膜结构设计是一种可行且可替代的办法，但目前裁剪分析还得依靠自编程序或者专业的裁剪软件实现。02年的时候，我利用ANSYS摸索了一套膜结构找形、荷载分析的方法，并发布在专业论坛，实践证明其具有较高通用性，且结果较准确，并且还应用在了个别实际工程中。 膜结构主要分为张拉膜、骨架膜以及充气膜三大类，就找形方法而言，三者基本相似，但在分析方法上，充气膜存在明显差别。无论张拉膜抑或骨架膜，通过找形分析之后获得的结构物理模型基本上算是确定模型，但充气膜在获得初始形态之后仍然不具有确定性，因为这个初始态和必须和相应的气压对应，且在充气膜受荷过程中互动变化，不如张拉膜或者骨架膜，可以在膜材内部导入相应的应变场保持其初始形态和初应力场的对应，保持其形态、应力在受荷阶段实现自动呼应。充气膜要模拟其膜面内压，必须引入第三方介质，即空气场并保证荷载、结构、内压场互动呼应。 基于ADINA卓越的非线性分析能力，进行膜结构分析主要有几个关键点，首先说张拉膜结构和骨架膜。 1、根据建筑设计确定其初始平面形状。这个形状称为零状态形状，可以为平面，也可以为一个实 际模型较为接近的三维曲面形态。 2、膜单元采用adina的2D Solid，并设置相应的单元选项为3D membrane。索单元可以直接用truss 单元等代，两种材料均可直接采用线弹性材料。 3、膜面网格采用三节点三角形或者四节点四边形。单元列式为线形完全积分格式。根据非线性计 算的收敛难易程度，可以关闭非协调元模式。 4、将索和膜材弹性模量降低1000倍，设置支座提升量、增量分析参数，为获得结构找形初始形态 完备分析参数。小弹性模量方法的本质在于让材料自由“伸长”，但内应力却几乎可以不变。 5、虽然adina能够直接提供输入膜材和桁架单元的初始应变，但实际操作中，除桁架单元可以通过 初应变提供预应力外，膜面预应力一般不采用导入初始应变场的方式，那样在完成第一次找形之后，新的应力场无法和初始形态形成平衡，导致存在一系列问题。但3D membrane单元必须依靠一个很小的初始应变场来支撑膜单元的非线性分析（程序单元属性设置使然），因此，可以预定义一个很小的应变场，并赋予相应的膜单元，这个应变场产生的应力应该小到相对于工程预应力可以忽略。膜面的预应力最好通过降温方法施加，方法很简单，给膜材设置一个虚拟的热膨胀系数，比如1，但需要保证加载温度、膨胀系数和膜面预应力的对应关系，由于不是物理意义上的热分析，因此，温度、热膨胀系数都可以虚拟，但由此产生的膜面预应力却是必须符合实际的。具体计算公式很简单，可以参考任何一本弹性力学教材。 6、完成找形分析之后，可以在后处理获取相应的节点position，并导出为txt文件并在excel中完成 编辑复制。 7、在前处理器中将零状态模型打开之后另存一份，并在其中进行编辑：首先将excel中的节点新位 形数据黏贴到node define菜单的表格中，完成坐标更新；并将膜材和索材弹性模量还原到实际状态。这个过程需要注意的是，由于材料物理属性发生变化，控制产生索预应力或者膜预应力的应变设置、温度设置都要相应变化，目的是保持找形后的模型中的预应力保持不变，比如膜材的弹性模量还原时增加1000倍，则热膨胀系数降低1000倍，或者该系数不变，将温度降低1000倍，索单元的属性参数亦然。调整完之后计算分析，可以获得真实参数下的结构新位形。
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
钢结构储煤棚与充气膜结构比较
钢结构储煤棚与充气膜结构比较 一、结构安全的差异 充气膜结构是通过机械系统(8台风机)向室内空间连续不间断充气，气体在密闭的空间中逐渐加压而最终使室内外保持一定的压力差，膜体受到上浮力，产生的预张力以托起大空间。单纯的充气膜抵抗风雪荷载的可靠性差，应对极端大风、大雪存在隐患，硬物一旦刮伤损坏，自然塌落，不适用于大跨度的永久性建筑。充气膜结构只能作为条形煤场相对简易的临时仓储，无法适应圆形煤场、异形煤场及超大跨度永久煤场的工程要求，质量缺陷多，有很大局限性。 钢结构网架采用实心球(材质45#高强度钢)及钢管紧密连接，使用年限50年，按70年一遇的地震及风压雪压考虑。其构件在生产车间内加工，标准化程度高，质量易于保证。储煤棚上部钢结构网架，与下部现浇混凝土支承柱及挡煤墙连成整体，传力稳定平衡，制造质量精良，工地安装便捷，此结构被广泛使用。 二、维护使用的差异 充气膜煤棚建设时必备两路电源，满足其加压风机及消防用电。一路6kV电源引自厂区，一路增加设置二套400kW 660V柴油发电机组，作为备用电源。后期使用时，完全依靠电能，不可断电。以一万平方米储煤棚估算，一年消耗超过15万元的电费，增加后期使用成本。 钢结构网架在工厂内机械抛丸除锈，然后喷漆、喷塑或喷锌 处理，增强了抗腐蚀性，在煤棚密闭环境中，需要10-12年对钢架表面防腐处理，按建筑面积计算，每次油漆费用约35-45元/方。 三、建成运行案例的差异
充气膜结构由国外引进，多用于临时建筑(汽车旅馆、临时展出大棚等)拆建方便，气膜储煤棚在国内案例没有20个，也只局限在神华集团的煤炭储煤场方面的临建工程。 钢结构网架储煤棚，技术成熟稳定，后期运营费用极低，初期投资节约，钢材可以回收利用增加效益，诸多优势明显。在电厂、集装站、储运物流园、选煤厂、水泥厂、煤化工项目的封闭煤场项目应用广泛，25年来运行安全可靠。华能、大唐、华电、国电、中电投等,大电力公司、地方电厂、煤炭、钢铁、水泥项目案例超过10000座，且运行安全良好。 四、工程造价的差异 充气膜材料自重轻，对基础挡墙要求相对低，但膜材价格高，上部充气膜1200元/方，2.5米高挡墙无法满足内部输出煤工艺，整体造价高过1500元/方，使工程造价比预期提升。 钢结构网架对基础挡墙要求相对高，网架工厂化制作，在施工现场只须小型工具，不需要脚手架平台，即可拼装，大大节约造价，上部网架900-1000元/方，整体造价1100-1300元/方，。 五、建筑效果的差异 充气膜为白色或彩色,,,膜材，建筑外观漂浮蓬松，像搭建的大帐篷，空间层次上比例失调，显得死板、压抑。
膜结构车棚有什么特点
膜结构车棚有什么特点 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度至120度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。 河南国星膜结构有限公司，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
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，
充气膜结构的研究进展
充气膜结构的研究进展 提要：本文从充气膜结构的结构设计原理入手，综述了其形态分析、荷载分析、剪裁分析等方面的研究现状与发展方向。 关键字：充气膜结构;形态分析;荷载分析;剪裁分析 充气膜结构是以性能优良的薄膜为材料，通过向薄膜构成的密闭空间内充气，利用空气压力支撑膜面，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。 由于膜材所特有的非线性力学特点以及膜结构整体所表现的柔性、张力与形态的统一性，其结构设计原理显著区别于传统结构，属于大形变条件下应变和应力问题[1]。主要包括四个阶段：方案设计、形态分析、荷载分析、剪裁分析。其中，找形分析是基础，荷载分析是关键，剪裁分析是目标和归宿。有关充气膜结构的主要研究工作也就集中在这三者之上[2-4]。 1形态分析 又称找形分析、找形，目的是寻找满足边界条件和初应力平衡条件的结构形状。初始平衡态的寻找是形态分析的关键，力密度法、动力松弛法和非线性有限元法是索膜结构初始形态分析的主要方法。其中，非线性有限元法在我国相关领域内应用最为广泛。 陆鉴恒等人[5]针对膜结构找形中最小曲面的确定问题，采用动力松弛法，对迭代参数进行分析和简化，使迭代参数的简化只跟时间步长有关。从算例数据可得出，在收敛范围内，迭代次数n随着迭代步时间步Δt的增加大体呈先减少再增加的趋势，最小值在T/4附近。并发现：a.动态阻尼动力松弛法的两个参数是相互联系的，跟每一时间步质点对应的周期有关；b.参数的取值：虚拟质量为任意常数，时间步长与对应时刻的质点周期对应，取值范围为(0，T/π)，建议取T/4左右；c.此方法简化了参数的选择，明确了参数选择的物理意义。简化虽然增加了迭代的次数，但是在可接受的范围内，且误差比较说明提出的方法计算精度高，结果可靠，值得尝试和进一步研究改进。 东南大学的周树路等人[6] 则针对力密度法的找形过程进行改进，避开其中“力密度”的概念，直接引入膜面应力和索拉力作为初始条件，以节点不平衡力作为控制误差，避免了传统力密度法需要反复试算力密度取值的弊端，使找形计算过程简洁高效。据此编制找形程序，通过复杂算例验证了该算法的正确性和普适性。 鉴于力密度法原理简单但找形结果往往不能满足精度要求；非线性有限元法结果精度高但存在确定初始坐标问题和非线性系统的收敛问题。针对这两种方法的不足，温世峰等人[7]在综合以上两种方法后得到了混合法对膜结构进行找形。
膜结构看台优势有哪些
膜结构看台是近几年新兴起的一种建筑形式，我们经常见到的学校体育场的看台近几年基本上都是用膜结构建造的，也就是我们所说的膜结构看台了。这种看台是一种绿色建筑，符合我国低碳、环保的号召。很多人会奇怪，有那么多的建筑材料可以应用，为什么一定要用膜结构呢？就因为它是一种新型的建筑方式吗？这仅仅是一小方面的原因，看完本文，相信大家就能得出答案了。 （膜结构看台-图例） 膜结构看台介绍 众所周知，膜结构看台具有造型轻巧自由、美观；透光、节能、环保，优良的阻燃性能；防污自洁性能；安全、寿命长等优点。基于这些优点，建筑膜材脱颖而出，膜结构看台被称为"21 世纪的建筑"，而奥运会的成功举办，也意味着膜结构看台已经在国内发展迅猛了，也会预示着膜结构看台发展的潮流所在及发展的市场。 目前，人们不仅会满足物质所带来的满足，而且还要享受精神上面的愉悦，所以现在越来越多的高楼大厦不仅有了坚固的外表，而且还非常之美观，造型独特，比如说水立方，这就是一个用新型建筑材料即膜结构看台所建造的建筑，膜结构看台推动绿色建筑产业的发展，所以这也将是未来的发展趋势。膜结构看台优势详解
膜结构看台是以建筑织物，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。膜结构看台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。总的来说，它具有以下诸多优势： 1.透光、自洁性 常用建筑膜材的表面为PVDF材料涂层，具有物理性能稳定与良好的自洁效果，膜表面粉尘一般情况下雨水可自行冲洗干净，同时保证建筑的使用寿命。 2.使用安全可靠 由于其自重轻，抗震性能比较好；膜结构属柔性结构，能够忍受很大的位移，不易整体倒塌；且膜材料一般都是阻燃材料，也不易造成火灾。膜结构看台可拆卸与重复安装使用，在一次使命完成后，可
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。 与膜结合的结构大约有下述几类: 纯钢拱形结构 采用传统的梁柱系统，屋顶为圆拱式，柱梁间距一般为8m左右。 混凝土结构主体加钢拱 以上两种最简单的膜结构，依平面的形状，如方形、菱形等，可有许多变化，拱的间距依使用的膜材强度、设计荷载、风力等确定。 混凝土主体结构加钢索 脊素为上弯，位于膜布下面，谷索为下弯，位于膜上面。两种钢索的弯向相反张拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的张力，膜布中水平方向的张力直接张拉形成。 混凝土主体结构加钢柱 张拉式帐篷膜结构 大型（跨度在200m以上）气撑式膜结构 用扁钢作的钢索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋顶。这种建筑，结构简单，施工方便，经济效益高，无需维修。但因需常年维持封闭，进出较不便，现己不再新建，但仍不失为一种好的结构形式。由于膜结构需要精确的设计及剪裁，以达到理想的效果，大卫、盖格和哥伦比亚大学的同僚迈克、马克麦克和约塞夫、赖特共同开发了非线性钢索计算程式，为气撑式大型膜屋顶工程设计奠定了基础。自1973年至1978年，在世界各地一连建造了12座气撑式膜结构大型室内体育馆，与同时期落成的其他球场比较，这些膜结构的体育馆不但价格便宜，而且施工快。面积40000m2的银顶球场的屋顶只用了11.5个月即全部完成。为世界最大之室内体育馆。
膜结构找形及节点分析
膜结构找形及节点分析 摘要：文章概要对比分析了各种膜材料的物理特性及其力学性能，膜结构形状的类型及各种类型的特点及适用范围，并着重分析了应用广泛的张拉式结构型式，简要概括了膜结构常用的找形方法和节点连接方式，最后通过上海世博挪威馆实例分析了膜结构的连接和主要的节点构造，结果表明了木结构和膜结构结合的可行性和可靠性。 关键词：膜材膜结构形状找形分析节点连接 0引言 膜结构与传统的建筑结构相比，形体多样、重量轻，可获得较大跨度的建筑空间，具有较好的经济效益。膜结构的加工和制作均在工厂内完成，仅在现场安装即可，与混凝土结构相比大大缩短了了施工工期。膜结构具有易拆，易建，易搬迁和易更新的特点，膜结构具有较低的能耗、较高的反射性和较低的吸光率，已被广泛用于大型的体育场馆和公共建筑。如美国丹佛国际机场，英国的格林威治的“千年穹顶”张拉膜结构。近年来我国的膜结构也有了较快的发展，上海八万人体育场馆成为我国第一个永久性的膜结构工程，2008年奥运场馆“鸟巢”及2010年上海世博轴的建成表明了膜结构在我国得到了较快的发展。这种独特的建筑形式得到了越来越多的关注和发展。本文主要从膜材，膜结构类型的选择及找形方法和节点连接方面分析了膜结构的特点，并结合上海世博挪威馆分析了膜结构的应用。 1膜材料物理及力学性能分析 膜材料主要有PVC膜材，PTFE膜材及ETFE膜材，其物理力学性能对比分析见表1。 表1：膜材材料物理及力学性能指标比较 2膜结构形状及特点分析 2.1 骨架式 骨架式膜结构以钢构或集成材料构成屋顶骨架在其上张拉膜材的构造形式。其下部支撑安定性高，因屋顶造型比较单一，开口不易受限制，具有经济效益高等特点，广泛应用于任何大小规模的空间。 2.2 充气式
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。
郑州膜结构建筑特点特性
郑州膜结构建筑特点特性 PTEE（聚偏四氟乙烯）膜材其3cm条宽的经向抗拉强度达到4550N，抗撕裂强度达到335N，而其厚度仅0.61mm；PVC膜材中厚度在0.6~0.8mm其抗拉强度/抗撕裂强度在3000~4400/300~550。这表明，目前的膜材已经接近和达到钢材的抗拉强度。 艺术性： 各种结构形式的膜结构建筑所展现出的整体结构是力与柔美曲线的完美结合，夜晚在周围环境光和内部照明的共同作用下，膜面发出自然柔和的色彩，令人陶醉，使人流连忘返，极具现代时尚感，有着比较好的欣赏价值及艺术性。 经济型： 膜结构可以充分发挥材料重量轻、强度高的潜能，轻易实现大跨度，因减少了对墙、柱等支承构件和基础的要求，其骨架和支承体系及膜面的加工制作、热合均在工厂内完成，技术工人只要在现场完成结构的组装和膜的定位和安装，不仅大大缩短了工程工期，而且有效降低了工程造价。膜材的透光性能，可以减少照明强度和时间，经膜材透射的光，光线柔和无眩光，给人一种开敞、明亮的感觉，从而大幅度节约能源。常规情况下，其工程总造价及使用成本比传统建筑降低15%~30%。 耐候性： 膜材的耐候性很强，在-30°~+70°之间仍能体现出材料的稳定性，不会变脆改变它的性能。所以能够在范围内快速的推广和使用。 耐火性： 温度的增加只能慢慢地使索中预应力松弛，结构是逐渐失去张力而软化和坍倒的。因为先损失的是索中预应力而不是钢材强度，所以，在火灾早期预应力索结构的抗火安全度比传统结构高出数倍。而且膜材的不燃及阻燃性也大大降低了
火灾发生时造成的间接经济损失。 自洁性： 膜材的表面涂有PVDF(聚偏二氟乙烯)涂层，更使膜材的耐高温、抗紫外线、抗腐蚀、抗摩擦、抗污染的能力大大增强。具有PVDF防护涂层的膜材，不但可以延长结构的使用寿命，更使结构具有良好的自洁性。膜建筑表面经雨水冲刷，即能自洁。 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。我们好品质，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。 河南景天膜结构工程有限公司拥有先进的大型膜加工制作设备和检验、测试设备及膜材加工制作的现代化厂房，自有膜材焊接设备5台，总功率达到150KW，打磨机20台，年加工能力10万平方米。钢结构加工机器有大型数控割床两台，数控相贯线切割机两台，钢管除锈机2台，异型梁制作平台三个，无缝钢管握弯机大小两台，交直流焊机20余台，是具有独立承担钢结构、膜结构工程技术开发、设计、制作、施工、材料设备采购等一体化的承包能力。 企业理念：专业成就卓越，诚信回馈价值。 我们真诚期待与你合作!
索膜结构施工要点_索膜结构性能特点
索膜结构施工要点_索膜结构性能特点 索膜结构兴起于20世纪60年代,直到21世纪才逐步引入中国并被广泛应用于体育馆、展览中心、步行街等文体商业设施，索膜结构的施工可以交由专业的膜结构公司去全程把脉，作为业主们要能了解一些基础的膜结构施工要点也是能对施工过程起到一个很好的监督作用，，本文就针对索膜结构的施工要点和性能特点给大家做个介绍，以便您对索膜结构有个了解，下面就跟随致彩膜结构公司的小编一起看看吧。 【索膜结构施工要点】 一、支承结构，应事先确定好具体的安装步骤及安全技术规范，检查相应钢材有无锈迹、腐蚀，索跟锚具的接触面是否有异常。 二、膜面，膜面要求无积水、无腐蚀、无颜色异常，各节点固定要结实。 三、膜材设计及安装，膜材设计是索膜结构施工前准备工作中的重中之重，应要求相关的设计人员量好膜材相应的尺寸，把控好每个控制点的未来装置误差，要对膜材出厂时的各类质量保证相关文件、
数据进行检验，检查膜材表明是否有磨损，装置时要密切注意气候的变化，避免膜材发生抖动的假象。【索膜结构性能特点】 一，自然光的灵活转换，透光是所有膜结构建筑都共有的性能，我们还可以采用人工干预的方式控制自然光的照射，满足了对于建筑内光亮在不同时间段有着不同要求的业主们。 二，索膜结构的自重非常小，这是因为它是依靠预应力形态来保持整体结构的稳定性，使得其自重要比传统的建筑结构小多了。 三，可灵活移动及多次重复使用，由于索膜结构的自重很小，组装快速，多次重复使用，经济又环保。四，环境适应性强，索膜结构能够通过改变自身的形式来适应不同的空间布局及其天气变化。 五，安全可靠，依据行业规范设计出来的索膜结构都具有足够的安全性，即使坍塌，危险性也会很小。【索膜结构基本介绍】 目前膜结构找形分析的方法主要有动力松驰法、力密度法以及有限单元法等。荷载分析既是分析结构在各种荷载工况下的响应。而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
膜结构行业介绍6
膜结构的发展历史 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15m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建筑出现在1970年大阪世界博览会上。其中具有代表性的有盖格尔设计的美国馆（137m×78m 卵形），以及川口卫设计的香肠形充气构件膜结构。后来人们认为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久性建筑。而70年代初美国盖格尔-勃格公司 （Geiger-Berger Associates）开发出的符合美国永久建筑规范的特氟隆（Teflon）膜材料为膜结构广泛应用于永久、半永久性建筑奠定了物质基础。 之后，用特氟隆材料做成的室内充气式膜结构相继出现在大中型体育馆中，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㎡）。 张拉形式膜结构的先行者是德国的奥托（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。由于张拉膜结构是通过边界条件给膜材施加一定的预张应力，以抵抗外部荷载的作用，因此在一定初始条件（边界条件和应力条件）下，其初始形状的确定、在外荷载作用下膜中应力分布与变形以及怎样用二维的膜材料来模拟三维的空间曲面等一系列复杂的问题，都需要有计算来确定，所以张拉膜结构的发展离不开计算机技术的进步和新算法的提出。 目前国外一些先进的膜结构设计制作软件已非常完善，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形状与变形，并能计算任一点的应力状态，使找形（初始形状分析）、裁剪和受力分析集成一体化，使得膜结构的设计大为简便，它不但能分析整个施工过程中各个不同结构的稳定性和膜中应力，而且能精确计算由于调节索或柱而产生的次生应力，完全可以避免各种不利荷载式况产生的不测后果。 因此计算机技术的迅猛发展为张拉膜结构的应用开辟了广阔的前景。而特氟隆膜摸材料的研制成功也极大地推动了张拉膜结构的应用。比较著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。 张拉膜结构的特征 张拉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。 轻质：张拉膜结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。 透光性：透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚，透光性可将膜结构变成了光的雕塑。 膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间，有的膜材的光谱透射比可以达到40%，而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。
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。
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
膜结构的三大分类与膜结构车棚的十大特点
膜结构的三大分类与膜结构车棚的十大特点 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.充气式膜结构（Air Supported Membrane Structure） 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。 2.骨架式膜结构（Framework Membrane Structure） 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。 3.张拉式索膜结构（Tensioned Cable-Membrane Structure） 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。 膜结构车棚的十大特点 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。
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。
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