一、關(guān)于膜結(jié)構(gòu)
一般鋼結(jié)構(gòu)屋頂,是由橋梁支撐屋面板,上面覆蓋防水、隔熱層,這些屋面材料皆不承受結(jié)構(gòu)力。但膜結(jié)構(gòu)中的膜本身就承受活荷載包括風(fēng)壓、溫度應(yīng)力等,膜既是覆蓋物,亦是結(jié)構(gòu)的一部分。 以材質(zhì)分類,結(jié)構(gòu)膜有以下兩種:
1、織布合成膜:以聚酯絲織成的市心,雙面涂以PVC樹脂,再用熱熔法覆蓋上一層聚氟乙烯膜,制成復(fù)合膜,使用年限從 7年延長到15年。因布心的張力強(qiáng)度較大可以使用于多種的張啦力型結(jié)構(gòu),跨度可達(dá)8m-10m,在美、日、法等國皆生產(chǎn)多種品牌。
2、平面不織膜:由各種塑料,在加熱液化狀態(tài)下擠出的膜,它有不同厚度、透明度及顏色,最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯熱熔后制成的復(fù)合膜,其抗紫外線及自潔性強(qiáng),且使用年限可從7年延長到15年,此種膜因張力強(qiáng)度不大,而自跨度不大,屬于半結(jié)構(gòu)性的膜材。
二、幾種膜結(jié)構(gòu)
與上述結(jié)構(gòu)膜結(jié)合的結(jié)構(gòu)大約有下述幾類:
1、混凝土結(jié)構(gòu)主體加鋼拱以上兩種最簡單的膜結(jié)構(gòu),依平面的形狀,如方形、菱形等,可有許多變化,拱的間距依使用的膜材強(qiáng)度、設(shè)計(jì)荷載、風(fēng)力等確定。
2、純鋼拱形結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的梁柱系統(tǒng),屋頂為圓拱式,柱梁間距一般為8m左右。
3、混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼索脊素為上彎,位于膜布下面,谷索為下彎,位于膜上面。兩種鋼索的彎向相反張拉后造成相反方向的垂直力,使膜市受到垂直方向的張力,膜布中水平方向的張力直接張拉形成。
4、混凝土主體結(jié)構(gòu)加鋼柱
5、張拉式帳篷膜結(jié)構(gòu)
6、大型跨度在200m以上氣撐式膜結(jié)構(gòu)
7、鋼索穹頂
用扁鋼作的鋼索加上膜布,可以做成大跨度的巨型屋頂。這種建筑,結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,經(jīng)濟(jì)效益高,無需維修。但因需常年維持封閉,進(jìn)出較不便,現(xiàn)己不再新建,但仍不失為一種好的結(jié)構(gòu)形式。由于膜結(jié)構(gòu)需要精確的設(shè)計(jì)及剪裁,以達(dá)到理想的效果,大衛(wèi)、蓋格和哥倫比亞大學(xué)的同僚邁克、馬克麥克和約塞夫、賴特共同開發(fā)了非線性鋼索計(jì)算程式,為氣撐式大型膜屋頂工程設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。自1973年至1978年,在世界各地一連建造了12座氣撐式膜結(jié)構(gòu)大型室內(nèi)體育館,與同時(shí)期落成的其他球場比較,這些膜結(jié)構(gòu)的體育館不但價(jià)格便宜,而且施工快。面積40000m2的銀頂球場的屋頂只用了11.5個(gè)月即全部完成。為世界最大之室內(nèi)體育館。