膜結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用
日期：2011-08-01 閱讀數(shù)：1318
膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域中的一種類別，由膜結(jié)構(gòu)的造型設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、裁剪設(shè)計(jì)及膜成品制作及安裝，支承結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的制作及安裝工程等組成，是集建筑學(xué)、工程結(jié)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科為一體的多學(xué)科交*應(yīng)用工程。
膜結(jié)構(gòu)工程的特性： 膜結(jié)構(gòu)工程作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨(dú)特的形態(tài)及膜材本身的性能。恰由于此，用膜結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。
1、輕質(zhì)：張力結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多，但卻具有良好的穩(wěn)定性。建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)件，將其輕盈和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)地統(tǒng)一起來。
2、透光性：透光性是現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)最被廣泛認(rèn)可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對于建筑節(jié)能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用，膜材透光性可為建筑設(shè)計(jì)提供更大的美學(xué)創(chuàng)作空間。夜晚，透光性將膜結(jié)構(gòu)變成了光的雕塑。
膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標(biāo)準(zhǔn)膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達(dá)到40%，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調(diào)節(jié)。
通過膜材和透光保溫材料的適當(dāng)組合，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個(gè)百分點(diǎn)，膜屋面對于人眼來說依然是發(fā)亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。
3、柔性：張拉膜結(jié)構(gòu)不是剛性的，其在風(fēng)荷載或雪荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。膜結(jié)構(gòu)通過變形來適應(yīng)外荷載，在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會(huì)減小，直至能更有效抵抗該荷載。
張拉結(jié)構(gòu)的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生永久性變形。膜材的彈性性能和預(yù)應(yīng)力水平?jīng)Q定了膜結(jié)構(gòu)的變形和反應(yīng)。適應(yīng)自然的柔性特點(diǎn)可以激發(fā)人們的建筑設(shè)計(jì)靈感。
不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會(huì)因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)、可展開結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和前提。
4、雕塑感：張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特曲面外形使其具有強(qiáng)烈的雕塑感。膜面通過張力達(dá)到自平衡。負(fù)高斯膜面高低起伏具有的平衡感使體型較大的結(jié)構(gòu)看上去像擺脫了重力的束縛般輕盈地雕塑般的質(zhì)感令人激動(dòng)飄浮于天地之間。無論室內(nèi)還是室外這種雕塑般的質(zhì)感都令人激動(dòng)。
張拉膜結(jié)構(gòu)可使建筑師設(shè)計(jì)出各種張力自平衡、復(fù)雜且生動(dòng)的空間形式。在一天內(nèi)隨著光線的變化，雕塑般的膜結(jié)構(gòu)通過光與影而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。日出和日落時(shí)，低入射角度的光線將突現(xiàn)屋頂?shù)那屎透〉裥Ч?，太陽位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，膜結(jié)構(gòu)的流線型邊界在地面上投入彎彎曲曲的影子。利用膜材的透光性和反射性，經(jīng)過設(shè)計(jì)的人工燈光也可使膜結(jié)構(gòu)成為光的雕塑。
5、 安全性：按照現(xiàn)有的各國規(guī)范和指南設(shè)計(jì)的的輕型張拉膜結(jié)構(gòu)具有足夠的安全性。輕型結(jié)構(gòu)在地震等水平荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。 由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。膜結(jié)構(gòu)發(fā)生撕裂時(shí)，若結(jié)構(gòu)布置能保證桅桿、梁等剛性支承構(gòu)件不發(fā)生坍塌，其危險(xiǎn)性會(huì)更小。
膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)的布置和形狀要根據(jù)荷載情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。設(shè)計(jì)要確何膜面與其輔助結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，以避免力在膜面或輔助結(jié)構(gòu)上集中而達(dá)結(jié)構(gòu)破壞的臨界值。
6、功能：由于張拉膜結(jié)構(gòu)的自身特性，其可以滿足從簡單遮陽結(jié)構(gòu)到功能復(fù)雜的大型建筑等許多不同的建筑功能要求，并形態(tài)極具表現(xiàn)力且對于有些功能要求只有它才是最為適合的。
7、 極具表現(xiàn)力的建筑形態(tài)：具有特定功能的建筑都可通過立意得以表達(dá)，張拉膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特外形體現(xiàn)了建筑自身的自然美感。這些建筑形態(tài)本身和與其相協(xié)調(diào)的傳統(tǒng)建筑一起構(gòu)成了令人興致盎然的地面標(biāo)志性建筑。優(yōu)秀的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)與外形的有機(jī)融合，使其顯得了類拔萃，同時(shí)與自然環(huán)境、歷史及現(xiàn)代的城市景觀有機(jī)結(jié)合。輕型結(jié)構(gòu)可以看成是大型的雕塑作品，可為其周邊空間增添活力，成為周圍環(huán)境的補(bǔ)充和焦點(diǎn)。
8、抵御天氣的影響：膜屋面的一個(gè)重要作用就是抵御各種天氣變化（如日曬、雨淋、風(fēng)雪等）對其內(nèi)部空間的影響，保持建筑物內(nèi)部的舒適性。選擇膜面的形態(tài)和材料時(shí)要考慮到所有可能的天氣狀況，并盡可能利用建筑本身等被動(dòng)方法來減少能量的消耗。
多孔膜材可用作遮蔽結(jié)構(gòu)。它可以控制光的透射和反射，使室內(nèi)擁有散射光，并且促進(jìn)自然通風(fēng)，使屋面溫度與周圍環(huán)境的溫度相同，并避免向下的熱輻射。
為了抵擋風(fēng)雪，膜面的外形應(yīng)使排水通暢使捷，避免在其上形成水兜或雪的堆積。在施加預(yù)應(yīng)
