建筑結(jié)構(gòu)選型-膜結(jié)構(gòu)（PPT68）

第一一節(jié)節(jié)概概述述第二二節(jié)節(jié)充充氣氣式式膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第三三節(jié)節(jié)張張拉拉式式膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第四四節(jié)節(jié)骨骨架架式式膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第五五節(jié)節(jié)膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的特特點(diǎn)點(diǎn)和和膜膜材材料料的的特特征征第六六節(jié)節(jié)膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的典典型型案案例例第十十二二章章膜膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第一一節(jié)節(jié)概概述述膜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，是是由由多多種種高強(qiáng)強(qiáng)薄薄膜膜材材料料及輔助助結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)通過過一一定定方方式式使使其其內(nèi)內(nèi)部部產(chǎn)產(chǎn)生生一一定定的的預(yù)預(yù)張張應(yīng)應(yīng)力力，，并并形形成成應(yīng)應(yīng)力力控控制制下下的的某某種種空空間間形形態(tài)態(tài)，，作作為為覆覆蓋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)或或建建筑筑物物主主體體，，并并具具有有足足夠夠的的剛剛度度以以抵抵御御外外部部荷荷載載作作用用的的一一種種空空間間結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式。。膜結(jié)構(gòu)可可分為充氣式膜膜結(jié)構(gòu)、、張拉式式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)、骨架架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)等，另外外還有一一種組合式的的膜結(jié)構(gòu)構(gòu)體系。組合式膜膜結(jié)構(gòu)通通常是在在自身穩(wěn)穩(wěn)定的桁桁架體系系上劃分分若干個(gè)個(gè)單元，，每個(gè)單單元上布布置張拉拉式膜結(jié)結(jié)構(gòu)單元元，膜單單元之間間在受力力上基本本是相互互獨(dú)立的的，可認(rèn)認(rèn)為是多多個(gè)簡單單張拉式式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)單體的的物理組組合，受受力復(fù)雜雜性介于于張拉式式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)和骨架架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)之間間。第二節(jié)充充氣式式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)1946年，美國國的W.勃德首次次造成了了一座直直徑15米的充氣氣穹頂，，膜材料料為尼龍龍纖維布布，用于于美軍雷雷達(dá)防護(hù)護(hù)罩。1967年第一屆屆國際充充氣結(jié)構(gòu)構(gòu)會(huì)議在在德國斯斯圖加特特召開。。1970年大阪博博覽會(huì)展展示了人人們可以以用膜結(jié)結(jié)構(gòu)建造造永久性性建筑。。美國館日本富士士館充氣式膜膜結(jié)構(gòu)可可分為氣氣承式膜膜結(jié)構(gòu)和和氣脹（（囊）式式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)。氣承式膜膜結(jié)構(gòu)通通過壓力力控制系系統(tǒng)向建建筑物室室內(nèi)充氣氣，使室室內(nèi)外保保持一定定的壓力力差，膜膜體受到到上浮力力，并產(chǎn)產(chǎn)生一定定的預(yù)張張力，以以保證體體系的剛剛度。氣脹（囊囊）式膜膜結(jié)構(gòu)是是向單個(gè)個(gè)（或多多個(gè)）膜膜構(gòu)件內(nèi)內(nèi)充氣，，使其保保持足夠夠的內(nèi)壓壓，多個(gè)個(gè)膜構(gòu)件件進(jìn)行組組合形成成一定形形狀的整整體受力力體系，，氣承式膜結(jié)結(jié)構(gòu)氣脹（囊））式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)充氣式膜結(jié)結(jié)構(gòu)空間密密閉，配置置智能和機(jī)機(jī)電控制系系統(tǒng)，靠內(nèi)內(nèi)外氣壓差差保持纖維維膜的張力力形成設(shè)計(jì)計(jì)要求的曲曲面，室內(nèi)內(nèi)無需任何何框架或支支撐，可輕輕松長達(dá)120米的建筑跨跨度。美國依阿華華州綜合體體育館。蓋蓋格公司設(shè)設(shè)計(jì)的氣承承式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)。深圳東部華華僑城大俠俠谷兒童樂樂園是中國國首個(gè)氣膜膜結(jié)構(gòu)室內(nèi)內(nèi)兒童樂園園,2008年7月底建成，，采用先進(jìn)進(jìn)的充氣膜膜建筑，充充份體現(xiàn)了了其高跨比比，大空間間無梁柱，，自重輕等等多種特點(diǎn)點(diǎn)。廣島巨浪館館(1989)日本東京棒棒球館，充充氣式索膜膜結(jié)構(gòu)第三節(jié)張張拉式膜結(jié)結(jié)構(gòu)張拉式膜結(jié)結(jié)構(gòu)是由索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)展而來的的，通過一一定的方式式給膜體施施加一定的的預(yù)張應(yīng)力力，使其具具有一定的的形狀和剛剛度。長沙世界之之窗威海體育場場第四節(jié)骨骨架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)骨架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)是自身身封閉的、、穩(wěn)定的骨骨架體系（（一般是鋼鋼桁架體系系、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)或索索穹頂結(jié)構(gòu)構(gòu)等）與膜膜材料共同同組成一個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)受力力體系。膜結(jié)構(gòu)用于于法國卡巴巴里奧收費(fèi)費(fèi)站。長152m，最寬32m，4個(gè)35m高圓錐形桅桅桿支撐。。1999年獲國際織織物工業(yè)協(xié)協(xié)會(huì)組織的的成就獎(jiǎng)。。日本秋田“天穹”上海八萬人人體育場索穹頂結(jié)構(gòu)構(gòu)早在20世紀(jì)50年代，美國國建筑大師師B.富勒從一些自然然現(xiàn)象中受受到啟發(fā)，，富勒認(rèn)為宇宇宙的運(yùn)行行是按照張張拉原理進(jìn)進(jìn)行的，即即萬有引力力是一個(gè)平平衡的張力力網(wǎng)，而各各個(gè)星球是是這個(gè)網(wǎng)中中的一個(gè)個(gè)個(gè)孤立點(diǎn)，，按照這個(gè)個(gè)思想提出了張拉拉整體體系系的概念，，即由一系列不不連續(xù)的壓壓桿和一系系列連續(xù)的的拉桿共同同組成體系系，即所謂““壓的孤島島存在于拉拉的海洋中中”。由于張拉整整體結(jié)構(gòu)固固有的符合合自然規(guī)律律的特點(diǎn)，，最大限度度地利用了了材料和截截面的特性性，可以用用盡量少的的鋼材建造造超大跨度度建筑。美國的D.蓋格發(fā)展了B.富勒張拉整整體的思想想，提出了了一種張張拉整體結(jié)結(jié)構(gòu)——索穹頂，并在最近近十幾年里里有了相當(dāng)當(dāng)?shù)陌l(fā)展。。索穹頂膜結(jié)結(jié)構(gòu)是骨架架式膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的一種，，其成型及及受力非常常復(fù)雜，施施工難度大大，技術(shù)條條件要求高高，充分體體現(xiàn)了現(xiàn)代代建筑的高高科技。圣彼特斯堡堡“雷聲穹頂”索穹頂結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖國內(nèi)首項(xiàng)索索穹頂結(jié)構(gòu)構(gòu)工程——內(nèi)蒙古鄂爾爾多斯市伊伊金霍洛旗旗全民健身身活動(dòng)中心心第五節(jié)膜膜結(jié)構(gòu)的特特點(diǎn)和膜材材料的特征征一、膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)特特點(diǎn)膜作為繼木木材、磚石石、金屬、、混凝土之之后的第五五代建筑結(jié)結(jié)構(gòu)材料，，具有顯著著的自身特特性。第一一代木材和和第三代鋼鋼材拉壓性性能均良好好，第二代代磚石和第第四代混凝凝土則只具具備良好的的抗壓能力力，作為第第五代的膜膜材料則只能受拉，沒有承壓和和抗彎曲能能力，這是膜的的最本質(zhì)的的特征。施加預(yù)應(yīng)力力是薄膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)基基礎(chǔ)和技術(shù)術(shù)基礎(chǔ)。充氣式膜結(jié)結(jié)構(gòu)是通過過對(duì)薄膜充充氣，利用用薄膜的內(nèi)壓壓力獲得預(yù)預(yù)應(yīng)力。膜結(jié)構(gòu)在在充氣后，，形成一定定的形狀，，并具有承承載能力。。下圖為朝陽陽體育館網(wǎng)網(wǎng)球中心的的充氣式膜結(jié)結(jié)構(gòu)。張拉式膜結(jié)結(jié)構(gòu)是從帳帳篷結(jié)構(gòu)得得到啟示并并發(fā)展起來來的，它利利用桅桿、拉索索等支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)將薄膜張張掛，并利利用拉索的的張拉使薄薄膜張緊而而獲得預(yù)應(yīng)應(yīng)力。薄膜膜在張拉后后，形成一一定的形狀狀，并具有有承載能力力。張拉式膜結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)膜材材料的強(qiáng)度度有較高要要求。骨架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)以薄膜膜取代傳統(tǒng)統(tǒng)的屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)，將薄膜張緊在在一定彎曲曲形狀的骨骨架上，通過預(yù)應(yīng)應(yīng)力施加設(shè)設(shè)備的張拉拉而獲得預(yù)預(yù)應(yīng)力。薄薄膜的承載載能力依賴賴于骨架支支撐結(jié)構(gòu)。。骨架式膜結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)膜材材料的強(qiáng)度度要求不高高。二、膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的工程特特點(diǎn)1、自重輕：：單位面積積的結(jié)構(gòu)自自重與造價(jià)價(jià)不會(huì)隨跨跨度的明顯顯增加。2、選型優(yōu)美美，富有時(shí)時(shí)代氣息，，色彩豐富富。3、減少能源源消耗：白白天不用人人工照明。。4、施工速度度快：膜結(jié)結(jié)構(gòu)的膜和和支撐系統(tǒng)統(tǒng)都是批量量生產(chǎn)、現(xiàn)現(xiàn)場安裝，，節(jié)省了施施工時(shí)間，，經(jīng)濟(jì)效益益非常明顯顯。1.基礎(chǔ)及承重重鋼構(gòu)工程程2.搭設(shè)腳手架架3.現(xiàn)場除銹打打磨4.鋼結(jié)構(gòu)的拼拼裝5.噴刷面漆6.鋼構(gòu)件吊裝裝7.膜材吊裝8.壓膜邊9.帽口固定10.工程竣工5、經(jīng)濟(jì)效益益明顯：日日常維護(hù)費(fèi)費(fèi)用少。6、使用安全全可靠：抗抗震性能好好，不易引引起火災(zāi)。。7、可拆卸，，易運(yùn)輸，，可應(yīng)用于于巡回演出出、展覽等等活動(dòng)。8、使用范圍圍廣。三、膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的應(yīng)用1、大型體育設(shè)設(shè)施：體育場、健健身中心、、游泳館、、網(wǎng)球館、、籃球館館等。2、商業(yè)設(shè)施：商場、、購物中心心、娛樂中中心、大型型會(huì)展場所所、餐廳、、酒店（挑挑檐）等的的中廳或室室內(nèi)裝飾。。3、文化設(shè)施：展覽中心心、展覽館、、劇院、音樂樂廳、會(huì)議廳廳、博物館、、植物園、水水族館、音樂樂廣場等。4、交通設(shè)施：機(jī)場、火火車站、公交交車站、收費(fèi)費(fèi)站、碼頭、、加油站、天天橋連廊、飛飛機(jī)庫、停車車場、候機(jī)廳廳等。5、工業(yè)設(shè)施：工廠、倉倉庫、科研中中心、處理中中心、溫室、、物流中心等等。6、景觀設(shè)施：建筑入口口、標(biāo)志性建建筑或景觀性性小品、公園園與廣場休閑閑區(qū)的遮陽結(jié)結(jié)構(gòu)、海濱娛娛樂休閑建筑筑、花園與庭庭院內(nèi)的小品品、居住小區(qū)區(qū)、游樂場、、步行街與城城市街道小景景、樓宇屋頂頂改造更新等等。運(yùn)動(dòng)場館體育育看臺(tái)類1室內(nèi)張拉膜23文化設(shè)施的屋屋面4停車棚膜結(jié)構(gòu)用于過過街橋收費(fèi)站天棚類類5蔬菜大棚溫室6建筑入口景觀小品深圳華僑城東東區(qū)超市步行行街四、膜材料的的性能膜結(jié)構(gòu)所用的的膜材料為具具有高強(qiáng)、阻阻燃、耐久、、自潔等特性性的復(fù)合材料料，一般由基布和涂層兩部分組成。?；贾饕捎糜酶邚?qiáng)聚酯纖維維或玻璃纖維絲編織而成。涂層材料主要要有聚四氟乙烯（（PTEF）和聚氯乙烯（PVC）。為提高膜材料料的耐久、自自潔等特性，，聚氯乙烯類類膜材料表面面往往有一層層氟面層或硅面層，以加強(qiáng)膜材材料的耐火、、耐久及防水水、自潔等性性能。常用膜膜材料料主要要有PTFE膜材料料、ETFE膜材料料、PVC膜材料料。1、PTFE膜材料料為聚四氟氟乙烯烯樹脂脂與玻玻璃纖纖維基基布，具具有有強(qiáng)強(qiáng)度度高高，，耐耐久久性性好好，，防防火火性性好好，，自自潔潔性性好好，，而而且且不不受受紫紫外外光光的的影影響響、、使用壽命命20年以上，具有高透光性性，且透過過膜材料料的光線線是自然然散漫光光，不會(huì)會(huì)產(chǎn)生陰陰影與眩眩光。對(duì)太陽能能的反射射率高，熱吸收收量很少少，即使使在夏季季炎熱的的曝光照照射下室室內(nèi)也不不會(huì)受太太大影響響。2、ETFE膜材料為為乙烯—四氟乙烯烯共聚物物，是一種種耐擦傷傷，耐磨磨、耐高高溫、耐耐腐蝕、、絕緣、、高安全全性的材材料?？箍拐鹦阅苣軆?yōu)越，，能適應(yīng)—200～150oC的工作溫溫度及惡惡劣氣候候；抗拉強(qiáng)度度高，在冰雹雹襲擊下下僅留小小小凹痕痕；阻燃材料料，火災(zāi)危危害小；；表面光光滑，自潔能力力強(qiáng)。3、PVC膜材料使使用年限限一般為為7~15年，為解決決PVC膜材料的的自潔性性問題，，通常在在PVC涂層上再再涂上PVDF（聚偏氟氟乙酸樹樹脂），，稱為PVDF膜材料。。另一種種涂TiO2的PVC膜材料，，具有極極高的自自潔性。。第六節(jié)膜膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的典型型案例美國巴爾爾的摩6號(hào)碼頭音音樂廳，，F(xiàn)TL-托德.達(dá)朗設(shè)計(jì)計(jì)。亞特蘭大大體育館館(佐治亞穹穹頂)佐治亞體體育館的的結(jié)構(gòu)是是一個(gè)空空間桁架架，其底底部弦桿桿由環(huán)形形索替代代。它由由涂有聚聚四氟乙乙烯的玻玻璃纖維維膜覆蓋蓋。屋面面呈鉆石石狀，看看上去象象水晶一一般。結(jié)構(gòu)示意意圖香港大球球場該球場獲獲1995年美國建建筑師協(xié)協(xié)會(huì)獎(jiǎng)，，可容納納4萬觀眾。。球場的縱縱向用240m跨度，頂頂部標(biāo)高高55m的拱形骨骨架支撐撐屋頂前前沿，拱拱形骨架架有12度的傾角角，其截截面為3.5m見方。每塊1600m2的膜材材，跨跨3組桁架架。這這些些膜材材周邊邊壓緊緊，在在桁架架間用用一直直徑為為80mm的谷索索壓住住，膜膜本身身施加加有5100N的雙向向預(yù)張張力。。千年穹穹頂穹頂周周長為為1km，直徑徑365m，中心心高度度為50m，它由由超過過70km的鋼索索懸吊吊在12根100m高的鋼鋼桅桿桿上。。屋頂頂由帶帶PTEE涂層的的玻纖纖材料料制成成。建筑設(shè)設(shè)計(jì):理查德德.羅杰斯斯事務(wù)務(wù)所結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)：：布羅羅.哈波爾爾德青島頤頤中體體育場場柔性內(nèi)內(nèi)環(huán)由由四根根直徑徑90的平行行鋼絲絲索組組成，，內(nèi)環(huán)環(huán)梁與與脊索索的連連接采采用索索夾長軸弧弧形段段為斜斜拉索索支撐撐，短短軸平平行段段為鋼鋼桁架架支撐撐。采采用