青海ETFE入口处膜结构安装设计
同混凝土结构和钢结构相比,气膜结构的自重是轻的。薄膜常采用被称之为“第五代建材”的高强度、高柔性的薄膜。膜材料由基层和面层组成,常见的基层材料是聚酯纤维、玻璃纤维。常用树脂面层为PVC和Teflon,此外还有新型面层材料硅酮,使薄膜具有良好的柔韧性、透光性、防水性。膜材加上所需的钢索,每平方米自重不超过3kg。施工速度快,工期短。气膜结构省去了大量的结构安装过程以及混凝土浇筑养护所需要的时间,膜材通常是在工厂按设计图加工制作好后,到工地现场进行安装,工期可缩至传统建筑的一半,工厂化生产性好。
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。
其次,在成本方面,对于大跨度空间结构来说,采用膜结构的成本只相当于传统建筑的一半或更少,是建造工期较短的大跨度建筑时就更为经济,而且膜结构能够拆卸搬迁。膜结构所用的膜材本身具有良好的透光率,建筑空间白天可得到自然的漫射光,能节约大量照明能源。膜材表面的防护涂层(PVDF,PTFE等),具有耐高温的特点,而且本身不发粘,落到膜材表面的灰尘能靠雨水的自然冲洗而达到自洁效果。膜结构具有轻盈稳定的结构特性,其重量是传统建筑的三十分之一,利用这一特点能设计和组织结构细部构件,创造巨大的无遮挡可视空间。由于膜材自重轻,而抗拉强度很大,膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度(中间无支撑)建筑上实现所遇到的困难,适于大跨度的池体;由于钢支撑反吊膜结构均为密封体且膜结构造型为光滑曲面(负高斯曲面),风荷载体型系数小,抗风等级高,可按照抵抗12级台风设计;
充气膜结构分类及特点充气式膜结构是利用空气力学原理利用薄膜内外空气压力差,使膜材持久处于紧绷的张力状态,保持一定刚度维持固定的形态来抵抗外荷载的结构形式。充气膜结构按膜片层数可分为:单层充气膜结构,双层充气膜结构。按照结构受力原理分为:气承式和气囊式膜结构。气承式膜结构是将成型的膜面材同基础周边固定,形成密闭空间,使用鼓风机对膜建筑室内增压,使膜面鼓起至设计空间曲面,保持内外压差使膜面以确保刚度,从而维持形态并抵抗荷载。可用于单层膜结构和双层膜结构,并且需要持续鼓入空气来维持结构形状,在暴雪、大风等恶劣的环境下,需要提高室内气压增加结构刚度来抵抗外部荷载。气承式膜结构需要良好的气密性,出入口密闭。气囊式膜结构是将两张薄膜片密封成特定的形状,通过向封闭膜空间内鼓入空气,使其高于外界气压,膜面绷紧受拉,维持一定的形态和刚度。气囊式膜结构不需持续鼓入空气,但对膜材要求较高。气囊式与气承式相比的性是室内为常压气体环境,避免了超压所引起的不舒适感。