從結構方式上大致可分為骨架式、張拉式、充氣式膜結構3種形式。
1.骨架式膜結構(Frame Supported Structure) 以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架后,在其上方張拉膜材的構造形 式,下部支撐結構安定性高,因屋頂造型比較單純,開口部不易受限制, 且 經濟 效益高等特點,廣泛適用于任何大,小規模的空間。青島 音樂 廣場
2.張拉式膜結構(Tension Suspension Structure) 以膜材、鋼索及支柱構成,利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安 定的形式。除了可實踐具創意,創新且美觀的造型外,也是最能展現膜結 構精神的構造形式。 近年來,大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構成 鋼索網來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高,結構性能強,且具豐 富的表現力,所以造價略高于骨架式膜結構。
3.充氣式膜結構(Pneumatic Structure) 充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構周邊,利用送風系統讓室內氣 壓上升到一定壓力后,使屋頂內外產生壓力差,以抵抗外力,因利用氣壓 來支撐,及鋼索作為輔助材,無需任何梁,柱支撐,可得更大的空間,施工 快捷,經濟效益高,但需維持進行24小時送風機運轉,在持續運行及機器 維護費用的成本上較高。昊壹興張拉膜結構公司
膜結構設計主要包括以下內容 :
1,初始態 分析 :確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面,并能夠抵抗各種可能的荷載工況;這是一個反復修正的過程。
2,荷載態分析:張拉膜結構自身重量很輕,僅為鋼結構的1/5,混凝土結構的1/40;因此膜結構對地震力有良好的適應性,而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于 目前 觀測資料尚少,故對膜結構的設計通常采用安全系數法。
3,主要結構構件尺寸的確定,及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計 方法 與膜結構不同時,應注意不同設計方法間的系數轉換。
4,連接設計:包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。
5,剪裁設計:這一過程應具備必要的試驗數據,包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值(應通過雙軸拉伸試驗確定)。
膜結構在方案階段需要考慮的問題有:
1,預張力的大小及張拉方式;
2,根據控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式;
3,考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪);
4,關鍵節點的設計,以避免應力集中;5,考慮膜材的運輸和吊裝;
6,耐久性與防火考慮。
在膜結構設計階段所要考慮的要點有:
1,保證膜面有足夠的曲率,以獲得較大的剛度和美學效果;
2,細化支承結構,以充分表達透明的空間和輕巧的形狀;
3,簡化膜與支承結構間的連接節點降低現場施工量。
膜結構研究的主要問題有:
1,找形(Form-finding)或更進一步叫“形態 理論 ”;
2,考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
3,結構在風荷載作用下的動力穩定性;
4,裁剪優化;
5,膜與索及支承結構間的相互作用。