建筑结构选型-膜结构（PPT68）

第一一节节概概述述第二二节节充充气气式式膜膜结结构构第三三节节张张拉拉式式膜膜结结构构第四四节节骨骨架架式式膜膜结结构构第五五节节膜膜结结构构的的特特点点和和膜膜材材料料的的特特征征第六六节节膜膜结结构构的的典典型型案案例例第十十二二章章膜膜结结构构第一一节节概概述述膜结结构构，，是是由由多多种种高强强薄薄膜膜材材料料及辅助助结结构构通过过一一定定方方式式使使其其内内部部产产生生一一定定的的预预张张应应力力，，并并形形成成应应力力控控制制下下的的某某种种空空间间形形态态，，作作为为覆覆盖盖结结构构或或建建筑筑物物主主体体，，并并具具有有足足够够的的刚刚度度以以抵抵御御外外部部荷荷载载作作用用的的一一种种空空间间结结构构形形式式。。膜结构可可分为充气式膜膜结构、、张拉式式膜结构构、骨架架式膜结结构等，另外外还有一一种组合式的的膜结构构体系。组合式膜膜结构通通常是在在自身稳稳定的桁桁架体系系上划分分若干个个单元，，每个单单元上布布置张拉拉式膜结结构单元元，膜单单元之间间在受力力上基本本是相互互独立的的，可认认为是多多个简单单张拉式式膜结构构单体的的物理组组合，受受力复杂杂性介于于张拉式式膜结构构和骨架架式膜结结构之间间。第二节充充气式式膜结构构1946年，美国国的W.勃德首次次造成了了一座直直径15米的充气气穹顶，，膜材料料为尼龙龙纤维布布，用于于美军雷雷达防护护罩。1967年第一届届国际充充气结构构会议在在德国斯斯图加特特召开。。1970年大阪博博览会展展示了人人们可以以用膜结结构建造造永久性性建筑。。美国馆日本富士士馆充气式膜膜结构可可分为气气承式膜膜结构和和气胀（（囊）式式膜结构构。气承式膜膜结构通通过压力力控制系系统向建建筑物室室内充气气，使室室内外保保持一定定的压力力差，膜膜体受到到上浮力力，并产产生一定定的预张张力，以以保证体体系的刚刚度。气胀（囊囊）式膜膜结构是是向单个个（或多多个）膜膜构件内内充气，，使其保保持足够够的内压压，多个个膜构件件进行组组合形成成一定形形状的整整体受力力体系，，气承式膜结结构气胀（囊））式膜结构构充气式膜结结构空间密密闭，配置置智能和机机电控制系系统，靠内内外气压差差保持纤维维膜的张力力形成设计计要求的曲曲面，室内内无需任何何框架或支支撑，可轻轻松长达120米的建筑跨跨度。美国依阿华华州综合体体育馆。盖盖格公司设设计的气承承式膜结构构。深圳东部华华侨城大侠侠谷儿童乐乐园是中国国首个气膜膜结构室内内儿童乐园园,2008年7月底建成，，采用先进进的充气膜膜建筑，充充份体现了了其高跨比比，大空间间无梁柱，，自重轻等等多种特点点。广岛巨浪馆馆(1989)日本东京棒棒球馆，充充气式索膜膜结构第三节张张拉式膜结结构张拉式膜结结构是由索索网结构发发展而来的的，通过一一定的方式式给膜体施施加一定的的预张应力力，使其具具有一定的的形状和刚刚度。长沙世界之之窗威海体育场场第四节骨骨架式膜结结构骨架式膜结结构是自身身封闭的、、稳定的骨骨架体系（（一般是钢钢桁架体系系、网架结结构、索网网结构或索索穹顶结构构等）与膜膜材料共同同组成一个个结构受力力体系。膜结构用于于法国卡巴巴里奥收费费站。长152m，最宽32m，4个35m高圆锥形桅桅杆支撑。。1999年获国际织织物工业协协会组织的的成就奖。。日本秋田“天穹”上海八万人人体育场索穹顶结构构早在20世纪50年代，美国国建筑大师师B.富勒从一些自然然现象中受受到启发，，富勒认为宇宇宙的运行行是按照张张拉原理进进行的，即即万有引力力是一个平平衡的张力力网，而各各个星球是是这个网中中的一个个个孤立点，，按照这个个思想提出了张拉拉整体体系系的概念，，即由一系列不不连续的压压杆和一系系列连续的的拉杆共同同组成体系系，即所谓““压的孤岛岛存在于拉拉的海洋中中”。由于张拉整整体结构固固有的符合合自然规律律的特点，，最大限度度地利用了了材料和截截面的特性性，可以用用尽量少的的钢材建造造超大跨度度建筑。美国的D.盖格发展了B.富勒张拉整整体的思想想，提出了了一种张张拉整体结结构——索穹顶，并在最近近十几年里里有了相当当的发展。。索穹顶膜结结构是骨架架式膜结构构的一种，，其成型及及受力非常常复杂，施施工难度大大，技术条条件要求高高，充分体体现了现代代建筑的高高科技。圣彼特斯堡堡“雷声穹顶”索穹顶结构构示意图国内首项索索穹顶结构构工程——内蒙古鄂尔尔多斯市伊伊金霍洛旗旗全民健身身活动中心心第五节膜膜结构的特特点和膜材材料的特征征一、膜结构构的力学特特点膜作为继木木材、砖石石、金属、、混凝土之之后的第五五代建筑结结构材料，，具有显著著的自身特特性。第一一代木材和和第三代钢钢材拉压性性能均良好好，第二代代砖石和第第四代混凝凝土则只具具备良好的的抗压能力力，作为第第五代的膜膜材料则只能受拉，没有承压和和抗弯曲能能力，这是膜的的最本质的的特征。施加预应力力是薄膜结构构的力学基基础和技术术基础。充气式膜结结构是通过过对薄膜充充气，利用用薄膜的内压压力获得预预应力。膜结构在在充气后，，形成一定定的形状，，并具有承承载能力。。下图为朝阳阳体育馆网网球中心的的充气式膜结结构。张拉式膜结结构是从帐帐篷结构得得到启示并并发展起来来的，它利利用桅杆、拉索索等支撑结构构将薄膜张张挂，并利利用拉索的的张拉使薄薄膜张紧而而获得预应应力。薄膜膜在张拉后后，形成一一定的形状状，并具有有承载能力力。张拉式膜结结构对膜材材料的强度度有较高要要求。骨架式膜结结构以薄膜膜取代传统统的屋盖结结构，将薄膜张紧在在一定弯曲曲形状的骨骨架上，通过预应应力施加设设备的张拉拉而获得预预应力。薄薄膜的承载载能力依赖赖于骨架支支撑结构。。骨架式膜结结构对膜材材料的强度度要求不高高。二、膜结构构的工程特特点1、自重轻：：单位面积积的结构自自重与造价价不会随跨跨度的明显显增加。2、选型优美美，富有时时代气息，，色彩丰富富。3、减少能源源消耗：白白天不用人人工照明。。4、施工速度度快：膜结结构的膜和和支撑系统统都是批量量生产、现现场安装，，节省了施施工时间，，经济效益益非常明显显。1.基础及承重重钢构工程程2.搭设脚手架架3.现场除锈打打磨4.钢结构的拼拼装5.喷刷面漆6.钢构件吊装装7.膜材吊装8.压膜边9.帽口固定10.工程竣工5、经济效益益明显：日日常维护费费用少。6、使用安全全可靠：抗抗震性能好好，不易引引起火灾。。7、可拆卸，，易运输，，可应用于于巡回演出出、展览等等活动。8、使用范围围广。三、膜结构构的应用1、大型体育设设施：体育场、健健身中心、、游泳馆、、网球馆、、篮球馆馆等。2、商业设施：商场、、购物中心心、娱乐中中心、大型型会展场所所、餐厅、、酒店（挑挑檐）等的的中厅或室室内装饰。。3、文化设施：展览中心心、展览馆、、剧院、音乐乐厅、会议厅厅、博物馆、、植物园、水水族馆、音乐乐广场等。4、交通设施：机场、火火车站、公交交车站、收费费站、码头、、加油站、天天桥连廊、飞飞机库、停车车场、候机厅厅等。5、工业设施：工厂、仓仓库、科研中中心、处理中中心、温室、、物流中心等等。6、景观设施：建筑入口口、标志性建建筑或景观性性小品、公园园与广场休闲闲区的遮阳结结构、海滨娱娱乐休闲建筑筑、花园与庭庭院内的小品品、居住小区区、游乐场、、步行街与城城市街道小景景、楼宇屋顶顶改造更新等等。运动场馆体育育看台类1室内张拉膜23文化设施的屋屋面4停车棚膜结构用于过过街桥收费站天棚类类5蔬菜大棚温室6建筑入口景观小品深圳华侨城东东区超市步行行街四、膜材料的的性能膜结构所用的的膜材料为具具有高强、阻阻燃、耐久、、自洁等特性性的复合材料料，一般由基布和涂层两部分组成。。基布主要采用用高强聚酯纤维维或玻璃纤维丝编织而成。涂层材料主要要有聚四氟乙烯（（PTEF）和聚氯乙烯（PVC）。为提高膜材料料的耐久、自自洁等特性，，聚氯乙烯类类膜材料表面面往往有一层层氟面层或硅面层，以加强膜材材料的耐火、、耐久及防水水、自洁等性性能。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膜材料料为聚四氟氟乙烯烯树脂脂与玻玻璃纤纤维基基布，具具有有强强度度高高，，耐耐久久性性好好，，防防火火性性好好，，自自洁洁性性好好，，而而且且不不受受紫紫外外光光的的影影响响、、使用寿命命20年以上，具有高透光性性，且透过过膜材料料的光线线是自然然散漫光光，不会会产生阴阴影与眩眩光。对太阳能能的反射射率高，热吸收收量很少少，即使使在夏季季炎热的的曝光照照射下室室内也不不会受太太大影响响。2、ETFE膜材料为为乙烯—四氟乙烯烯共聚物物，是一种种耐擦伤伤，耐磨磨、耐高高温、耐耐腐蚀、、绝缘、、高安全全性的材材料。抗抗震性能能优越，，能适应—200～150ºC的工作温温度及恶恶劣气候候；抗拉强度度高，在冰雹雹袭击下下仅留小小小凹痕痕；阻燃材料料，火灾危危害小；；表面光光滑，自洁能力力强。3、PVC膜材料使使用年限限一般为为7~15年，为解决决PVC膜材料的的自洁性性问题，，通常在在PVC涂层上再再涂上PVDF（聚偏氟氟乙酸树树脂），，称为PVDF膜材料。。另一种种涂TiO2的PVC膜材料，，具有极极高的自自洁性。。第六节膜膜结构构的典型型案例美国巴尔尔的摩6号码头音音乐厅，，FTL-托德.达朗设计计。亚特兰大大体育馆馆(佐治亚穹穹顶)佐治亚体体育馆的的结构是是一个空空间桁架架，其底底部弦杆杆由环形形索替代代。它由由涂有聚聚四氟乙乙烯的玻玻璃纤维维膜覆盖盖。屋面面呈钻石石状，看看上去象象水晶一一般。结构示意意图香港大球球场该球场获获1995年美国建建筑师协协会奖，，可容纳纳4万观众。。球场的纵纵向用240m跨度，顶顶部标高高55m的拱形骨骨架支撑撑屋顶前前沿，拱拱形骨架架有12度的倾角角，其截截面为3.5m见方。每块1600m2的膜材材，跨跨3组桁架架。这这些些膜材材周边边压紧紧，在在桁架架间用用一直直径为为80mm的谷索索压住住，膜膜本身身施加加有5100N的双向向预张张力。。千年穹穹顶穹顶周周长为为1km，直径径365m，中心心高度度为50m，它由由超过过70km的钢索索悬吊吊在12根100m高的钢钢桅杆杆上。。屋顶顶由带带PTEE涂层的的玻纤纤材料料制成成。建筑设设计:理查德德.罗杰斯斯事务务所结构设设计：：布罗罗.哈波尔尔德青岛颐颐中体体育场场柔性内内环由由四根根直径径90的平行行钢丝丝索组组成，，内环环梁与与脊索索的连连接采采用索索夹长轴弧弧形段段为斜斜拉索索支撑撑，短短轴平平行段段为钢钢桁架架支撑撑。采采用